《流浪地球》所描述的把地球推離太陽系在現實中可行嗎?

星宇飄零2099


這個問題已經回答過一次,這裡再簡單談一談:

科幻電影終結是科幻電影,它是來源於現實前沿科技,但卻又超脫於現實技術手段。所以講述的故事只有科學背景支持的,但是一些技術手段卻是超前於現代科技的。因此,現實中我們根本不可能利用所謂的行星發動機把地球退出太陽系。



行星發動機就像鋼鐵俠的小型可控核聚變裝置一樣,是人類還未掌控的技術手段。

按照電影中描述,行星發動機是一種重核聚變反應裝置,不像我們現在的核反應堆,需要核燃料才行。電影中構建的發動機甚至可以利用石頭都作為核聚變燃料,所以該反應裝置的原料廉價易得。這種技術聽起來很牛,但是現實中我們並不具備入此炫酷的重核聚變技術。這種技術,目前就像鋼鐵俠的小型核反應堆一樣,屬於人類只能yd的技術。



還有個核心問題,核反應釋放的能量如何變成地球推力呢?

我們都知道,核反應應為有質量虧損所以可以釋放巨大能量。但是這種能量是熱能、高能射線、電磁波等形式的能量,並非可以直接產生機械能。地球上面的核反應堆也就是利用起來發發電而已,但是電在太空中根本無法轉化為推力啊!



所以,即便是實現了重核聚變,即便是建立了巨大核發動機,也無法產生任何推力推動地球。想要驅使地球太空流浪,關鍵還得找到一種可以在真空中移動的技術。比如利用磁場改變空間曲率,實現驅動?


科學探秘頻道


顯然不可行,一是發動機的噴口要足夠高,第二個燃料不會足夠,因為比鄰星遠在4光年之外,總旅途歷時2000年,中間的加速以及泊入比鄰星軌道減速都需要耗費大量的燃料,以核聚變方式釋放能量不可行,第三個是地殼的承受力不夠,發動機巨大的推力會折斷板塊,到時候可就是10級大地震、火山大噴發、濃雲遮蔽天日,宛如人間煉獄,造成全球範圍之內的滅頂之災。

但........

把一部科幻片拿來思索其中的細節問題有點不妥吧,科幻畢竟是科幻,它可以引導別人喜愛上科學,我就是因為科幻而愛上科學,科幻難免有許多想象色彩,故事需要想象來鋪設情節的嘛。

你看美國的那些科幻災難片不是更加的扯淡嗎?

《地心搶險記》,地心那麼高的溫度與壓力,居然能駕駛機器鑽到地球內部,這不是相當扯淡嗎?

《絕世天劫》,一群宇航員、鑽井工人組成的隊伍搭乘飛船前往即將撞上地球的彗星表面,鑽個坑將核武器埋進去然後引爆,炸碎彗星。

《太陽浩劫》:一群宇航員、科學家組成的團隊搭乘宇宙飛船前往太陽,準備以核武器重新喚醒太陽的活力。

你看人家不僅拯救了地球還拯救過太陽,厲害吧。

個人淺見,歡迎評論!


科幻船塢


在《流浪地球》上映前,我在科學群裡就聽到網友討論劉慈欣的科幻小說《流浪地球》的故事,聽他們說故事裡是要把地球通過發動機推離太陽系。我聽到這樣的情節設定第一感覺就覺得——這不可能!

我第一反應這麼幹脆是有原因的,在幾年前,看劉慈欣的成名作《三體》的期間,我就跟著別人手算了一遍利用氫核聚變作為發動機燃料所能達到的速度極限,計算結果是0.12倍光速左右。這距離光速還很遙遠,原未能達到明顯的相對論效應所需的速度,因此我一直以來對星際航行的態度是比較悲觀的,因為核聚變發動機已經是當下能想到的最好的發動機燃料了,雖然反物質驅動理論上能達到0.9倍光速左右,但反物質製備困難,難以中途補給,所以目前看來在星際航行中並不具備實用性。

回到問題本身,我當時計算的是核聚變裡質能轉化率最高的氫→氦核聚變,能量轉化率達到7‰,也就是1kg的氫最終能產生出相當於7g質量的能量。用這轉化出來的能量就可以通過動能方程計算出能使剩餘質量993g產生多少速度,這個速度實際上就是該驅動方式的極限速度了,理論上不能再快了,當時的計算結果就是0.12倍光速左右。這實際上是需要完全理想的狀態下才可能達到的——飛船質量為0(即忽略飛船質量,全部為燃料),7‰的能量全部作用到剩餘質量(氦)上全部向正後方噴射。在這種情況下才達到上述速度。

在我瞭解上面的氫核聚變極限速度的基礎上,我怎麼可能相信通過重核聚變能推走地球呢?


要知道地球的質量可是5.965×10^24kg,根據動量守恆定律,算算那些加速到0.12光速的氦的動量能給地球產生多大的速度?我不用算都知道是微乎其微,要把地球加速到太陽系逃逸速度得燒掉多少質量?關鍵重元素核聚變的能量轉化率還達不到7‰……我就按7‰算吧,大概要燒掉1/300個地球……

我的第二反應就是地殼受得了嗎?在地球6000多km的半徑裡,地殼只有17km左右的薄薄一層,在這薄薄一層上建一萬個方圓一萬米的發動機,確定地殼沒事?嗯,推慢一點可能還真沒事,但要達到設計的加速度有沒有事就要算一算才知道了。不管地殼受不受得了,把地球推離太陽系?我覺得不可行。


科學認識論


當然是不現實的,科幻片而已,將一顆行星推離太陽系,那我們完全有可能改造太陽系,所需的能量肯定不是一個小小的太陽所能提供的。

在太陽系形成初期,我們當然不排除有行星被踢出太陽系,此類行星也確實叫做流浪行星。泛星望遠鏡發現的PSO J318.5-22行星就是一顆流浪行星,其形成原因也比較清楚,最早肯定來自某個恆星系統,只不過在某次引力拉鋸事件中被提出了恆星系統。

地球公轉速度是每秒29公里,質量有5.9乘以10的24次方千克,因此我們可以計算出推動地球所需的能量是多少。現實中我們顯然無法獲得如此巨大的能量,核聚變也不行,逃逸出太陽系還需要增加每秒16公里的速度,用質能方程計算,完全是個天文數字。

關鍵是地球的質量太大,要推動地球如此龐大的行星,我們現有以及可預見未來的科技是完全不行的。


太空伊卡洛斯


不可行,即使理論上有足夠強大的發動機也不可行,因為如此巨大的推動力,地殼根本不可能承受得了,這不是發動機動力的問題,而是地球本身結構決定的!

把地球推離地球只是一種理想條件下的假設,假設地殼能承受住巨大的推動力,同時假設有足夠強大的發動機,理論上當然可以把地球推離太陽系。但這種理想假設現實中不可能實現!這也是科幻與科學最大的區別,也可以認為是電影中的BUG,不過這樣的BUG是可以被接受,幾乎所有的科幻電影都有類似的BUG,絲毫不影響我們對電影的欣賞!

所以,無論現在還是將來都不可能用足夠強大的發動機把地球推離太陽系!目前人類文明只有0.7級,如果我們能達到二級文明(估計至少需要上萬年),我們甚至可以建造“戴森球”,一個包裹住整顆太陽的巨大建築,我們當然很有可能有能力直接把地球炸燬,但推離地球仍舊是不可能的!

而事實上,即便地殼足夠堅硬,能支撐發動機巨大的推離,我們也沒有必要推動地球逃離太陽系,因為當我們擁有推動整顆地球的科技,意味著人類科技已經足夠發達,即使達不到二級文明也差不多少,人類肯定早已擁有飛出太陽系的能力!

因為能推動整顆地球發動機用化學燃料絕對是不行的,可控核聚變是最基礎的,甚至會用到反物質能量,真空能量,甚至暗物質暗能量等,一旦人類完全掌控了那些能源,不要說太陽系,人類的足跡可能遍佈整個銀河系!

所以說,科幻電影不能太較真,不然的話就會“自尋煩惱”,完全領會不到科幻電影應有的東西!


宇宙探索


一點都不現實!首先現在的人類沒有可以做出推動地球的發動機!第二,最近的恆星距離地球4.2萬光年,即便地球的旅行速度可以達到光速。4.2萬光年怎麼度過,繁衍?第三,地球不是戰艦,飛船!還面臨另外還有轉向問題。雖然宇宙浩大,但是如果有行星或者巨大的天體在航道的附近。兩者的相互引力即便不把地球撞成碎片,單單掠奪地球大氣。那麼沒有大氣的地球有何用?另外還有一大推的問題,如果在宇宙旅行過程中,極寒會不會給地球造成不可逆轉的傷害。地熱運動能否給人類堅持到目的港的時間!總而言而,有這功夫還不如直接做一個巨型的徐州飛行器。把人類直接轉移出去!


鋒芒不漏


《流浪地球》電影已經上映,這是科幻作家劉慈欣的作品首次搬上銀幕,其實劉慈欣的作品有個很大的特點就是忠於科學,其中涉及的科技事物大都有科學理論支撐,而且合乎邏輯。就《流浪地球》這部作品來看,雖然現在的科技不可能做到,但是依靠將來的技術,其作品中的假設基本都是可以實際做到的。

《流浪地球》劇情前提設定是太陽將發氦閃,但實際上這一事件的發生應該還需要30~50億年的時間,在氦閃發生的一刻,太陽將於一瞬間釋放相當於數百萬年中的核聚變能量,這樣的能量爆發是地球無論如何都承受不起的,它會於一瞬間把地球的海洋全部蒸發,地面都燒成熔岩,遑論地球表面的生態環境和生命物種了。所以,一旦確定太陽將發生氦閃,那麼人類必須得提前做出行動。



在《流浪地球》這部作品中,科學家們提前數百年預知到太陽即將發生氦閃,以後它將變成紅巨星,這也代表著人類的末日即將到來,如果想要避免被滅絕,那就必須得遠離太陽,如何遠離太陽呢?科學家們認為攜帶整個地球離開或許是最好的辦法,如果人類想跨過漫漫的星際空間找到別的恆星系統,需要漫長的時間和足夠的能源與資源,而如果製造宇宙飛船的話,既費時費力,又恐怕能源與資源以及宇宙飛船的空間不足,所以人類決定駕馭整個地球離開太陽系。



地球是一個質量高達5.96萬億億噸的大傢伙,驅動整個地球離開太陽系,無疑需要巨大的推力,而且需要有著穩定的姿態才能推動它前進,所以科學家們製造出巨大的發動機,每一個都高達1萬多米,在地球地殼比較穩固的地方建起了1萬多座發動機,它們先給地球的自轉踩了剎車,花了40多年的時間讓地球轉停了下來,這樣就可以靠地球發動機讓地球向著一個方向前進。


作品中還假設了人類已經掌握了重元素核聚變技術,讓地球上的岩石資源就可以成為燃料,靠此驅動巨大的地球發動機,每一臺可以產生150億噸的推力,其實這種發動機應該沒什麼問題,導致地球的地殼未必受得了如此巨大等級的自身重量以及它的推力,因為其實地球的地殼非常薄,把地球比作一個雞蛋,地球的地殼還沒有蛋殼厚,因此如此巨大的發動機加上它的推力,很可能導致地球的地殼承受不住。

這裡還有一點就是,雖然發動機高達1萬多米,但是地球大氣層的空氣厚達百餘公里,因此當發動機驅動等離子束的時候,也會把地球大氣吹出大氣層,這就會導致地球表面的空氣越來越薄,氣壓越來越低,不過好在這個時候的人類已經全部轉移到地下生存,進入一種封閉式的環境,倒也就不太擔心地球表面的大氣發生變化了。



地球要離開太陽系,需要利用太陽和木星的引力彈弓效應加速,這也是很符合實際的,相對於地球來說,太陽和木星都是引力巨大的天體,引力彈弓效應都可以加快地球的速度,特別是木星,由於它距離太陽已經足夠遠,自身的質量又比地球大了數百倍,所以依靠木星的引力彈弓效應可以獲得脫離太陽系的速度,因此在電影中著重突出了這一環節,最後人類通過木星的加速使地球獲得了離開太陽系的動能,向著4.22光年外的比鄰星進發。


比鄰星是一顆紅矮星,它自身的質量比較小,不會發生氦閃,而且它的壽命也非常長,可達太陽壽命的近百倍,只是它的宜居帶比較狹窄,地球需要距離比鄰星700多萬公里才能恢復我們如今的生態環境,而且科學家們已經發現這比鄰星宜居帶中有一顆比地球質量還大的行星存在,如果地球到達那裡的話,和這顆星球的共存將是一個大問題,或者需要和這顆星球在比鄰星兩邊同速運行才可以。


另外一點就是據觀察比鄰星星體活動還不很穩定,經常會爆發出比太陽發出的恆星風還長的等離子風,這也是不利於地球生態環境存在的,而且由於地球流浪時沒有攜帶月球一起前去,屆時地球還會不會有磁場也很難說,但大劉創作《流浪地球》時,人類對比鄰星的觀察還沒有今天這麼仔細,所以這並不妨礙一部偉大的作品。

總之,如果人類真的具有《流浪地球》中那樣的科技水準,又真的預知到了太陽於數百年後發生氦閃現象,那麼採用《流浪地球》中的方法移民自救,倒也是很有可取性的。


人類的方向


《流浪地球》所描述的把地球推離太陽系在現實中可行嗎?

在現實中不可行,基於兩個理由,一是推力不足,二是地殼無法承受!當然推力不足只是《流浪地球》中設定的條件,而現實中甚至連核聚變發動機都還沒有時間,更不要談推力不足了!

一、推力不足

上圖是巨大的行星發動機特寫,據劇中交代,它燒的是岩石,也就是說幾乎什麼都能燒,但它的推力約為150億噸,但將地球加速到脫離地球軌道前往木星引力彈弓加速的速度需要42KM/S左右,有12KM/S的速度差,根據地球質量加速到這個速度需要2.3×10^20N(十年)!,平均到每一臺(總計約12000臺)的推力約為1.96萬億噸左右!差距達到了100倍以上,這個推力將地球加速的時間會延長到1000年左右,那時地球也許已經被氦閃吞沒!

二、燃料不夠

但以人類的技術來看,能實現氫元素核聚變就已經謝天謝地了,因為到現在為止連氚氘聚變都沒有實現,當然我們可以假設氫聚變已經實現,那麼看看燃料夠不?

假設行星發動機的速度為:10萬千米/S

那麼大致需要消耗9.96155×10^17噸氫元素才能勉強達到逃逸速度!

地球所有水的體積約為1.386×10^18立方米

看起來好像足夠,但很抱歉我們如何加速從太陽系出發,就需要如何泊入新的恆星軌道,那麼可能需要同樣的燃料來減速,可能比鄰星的質量比較低,那麼需要降低到更低的速度才可以,當然至少得×2,很明顯這燃料質量已經超過水體總量了,而根據H2O的水組成,氫元素只佔一部分!那麼這就很清楚啦,燃料不夠!

當然還有一條途徑,就是從各種有氫元素的化合物中提取,這個也許就有些麻煩了哈!

三、地殼無法承受

有一個比喻很形象,地球就是一個雞蛋,而我們生活的地殼就是那層薄薄的蛋殼,假如在上面施加的壓力大了就會破裂或者移位,當然有一個梗,就是《流浪地球》劇組請了兩位中科院的科學家演算這個方案是否可行,人家當場就方案吵起來了,意見不統一,但吵架歸吵架,會把地殼壓破裂卻是意見一致!

行星發動機剖面結構圖!

行星發動機的巨大結構!

現實中是不可能實現的,但這並不影響我們欣賞如此鉅作,畢竟好萊塢還拍過《地心拯救》,《拯救太陽》等非常誇張的科幻片,《流浪地球》的邏輯已經非常靠譜了,當然您如果比較在意邏輯的話不妨看看筆者的另一篇關於《流浪地球》BUG的文章!

觀影《流浪地球》之前,您需要了解這十個科學之梗!

https://www.toutiao.com/i6654725144025498126/

不過事先申明,涉及嚴重劇透,影響各位觀影效果不能怪偶哈!

好好欣賞科幻大作《流浪地球》,它是值得各位去電影院欣賞下的超級科幻大片,祝各位觀影愉快!


星辰大海路上的種花家


不太可行,但是科幻片嘛,就是科學+幻想,不要太較真。

關於這個問題,據說導演在拍片時,曾請中科院科學家來做顧問,一位科學家一進門就脫口而出:

“地球不可能被推走,地球也推不走的。” 原因是,假如地球是一個雞蛋,裡面是液體的,巨大的壓強推過去,根本撐不住。

事實上確實如此,地球的地殼太薄了,而整個地殼就漂流在軟流層這種岩漿流體之上。

而要推動地球,並且在幾十年內加速至第三宇宙速度速度逃逸太陽系,行星發動機需要的功率之大,可能真的能把薄薄的地殼給壓塌。

薄薄的地殼經不起折騰,能源供應也是大問題

人類利用的能量,在未來或許還是核能是主要的。

電影裡的行星發動機也正是依靠挖掘“火石”裡的核能進行運作,如果這個“火石”像地球岩石差不多一樣豐富,能源問題也就算不上什麼大問題。

當然,我們有技術也可以一邊流浪,一邊去周邊勘探挖礦來解決能源供應。


擋不住的熵增


《流浪地球》是一部優秀的硬科幻電影,但只要是電影就有些藝術的成分,用發動機將整個地球推離太陽系在電影中是可以存在的,但無法存在於現實世界中


流浪地球中的地球發動機可以產生150億噸的推力,採用重元素核聚變作為能量來源,但現實世界的我們連可控的氫元素核聚變都做不到,發動機更是停留在化學燃料階段,電影中的人類科技起碼領先我們兩到三個世紀。

我們的地球板塊是很薄的,就像是包裹蛋黃和蛋白的生雞蛋殼一樣,一萬多臺地球發動機產生的推力會嚴重動搖地質結構,地震海嘯火山爆發會成為家常便飯,地下城根本無法在劇烈的板塊活動中保持完好,所有大陸會像雞蛋殼一樣被地球發動機壓碎。


《流浪地球》電影拍攝之初就請了中科院的兩位科學家詢問推動地球的可行性,結果兩位科學家直接就說不可能,但科幻電影就是科學加上幻想,導演說“可以推動地球”,那麼就能推動地球,這並不是什麼BUG,而是適當的藝術創作,美國科幻大片裡BUG比流浪地球更加嚴重。

現實中的太陽氦閃要等到太陽變成紅巨星後才會發生,在此之前有50億年時間容我們人類慢慢發展,因此現實中的我們是不需要進行流浪地球計劃的。


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