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流浪地球,有更好的方式(下)

2019-06-26

奇闻怪事 2019年6期
关键词:木星引力黑洞

木星靠不住 

在电影中,为了节省燃料,人类准备让地球向木星借力。地球如何向木星借力?这就涉及到天文学上的引力弹弓效应,这种效应基于动量守恒。当一艘宇宙飞船经过一颗行星时,借用行星的公转速度,给飞船加速。如1997年10月发射的土星探测器“卡西尼号”,离开地球后先向太阳方向飞去,首先飞掠金星,利用金星引力获得加速。之后,它绕太阳一圈,后再次飞掠金星,获得金星引力的第二次加速。接着又飞掠地球附近,被地球引力再次加速。在“卡西尼号”第二次离开地球后,又飞掠木星处,获得了木星引力的加速。这时,它的速度超过了每30千米/秒。然后,它才向目的地土星飞去。这很像是在飞快转动的圆盘上滴上一滴水,水就会溅飞一样。

在《流浪地球》中,地球也是借力木星。不过,根据计算,地球只能获得木星引力10千米/秒左右的加速,这相比于地球设定的最终1500千米/秒的航速微不足道,不值得人類冒这么大风险。别的不说,木星有79颗卫星。同在黄道平面的地球想接近木星?绕开79个木星小弟就是个技术活。

在影片的高潮阶段,在地球靠近木星的过程中,木星突然出现了“潮汐力增加”现象,眼看就要拉着地球落向木星。为了使地球脱离木星的引力,救援队点燃了木星和地球大气的混合气体,产生了巨大的冲击波,将地球推离了木星。

这一段是完全不靠谱的,因为木星吸收了地球上的氧气又不至于把地球吸走,实在是太难了。就算地球有部分氧气被木星掠走并在其局部形成了一个氢气和氧气的混合气体,在合适的地方,混合气体引发了爆炸,还是不行。因为这样的爆炸冲击波永远也不会到达地球。爆炸只所以会产生冲击波,那是因为有大气的缘故。如果木星发生了氢氧燃烧和爆炸,冲击波也永远只会留在木星大气层里。2009年木星曾经遭受过彗星撞击事件,撞击之猛烈,能量之大,留下的疤痕和木星的大红斑一样大,和地球的直径差不多。即使这样,进行全程监测的哈勃望远镜也没有看到任何冲击波能够逃逸木星,传播到宇宙空间。

而且,如果太空真的有空气,有冲击波,恐怕地球不是被推离木星,而是粉身碎骨了。因为地球不是实心的一块石头,更形象的比喻是个鸡蛋。地球最表面是地壳,这些是由轻薄的岩石构成。内部大部分空间是液态物质,最中心是铁与镍的固体硬核。地壳非常的薄弱。你在鸡蛋边上发了一个炸弹,试图用冲击波把鸡蛋炸得远远的,结果可能不是鸡蛋被炸远了,而是把鸡蛋当场炸得粉碎。

还有新的思路 

这么说来,电影中最精彩的高潮部分——借力木星、点燃木星,在科学上是行不通的。那怎样才能使地球在太空中流浪呢?有一个更大胆的办法——制造微型黑洞!我们都知道,黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽后,发生引力坍缩而形成。研究认为,不单单是大质量恒星,任何物质被压缩到极高密度的话,都会形成黑洞。例如,地球的半径大约为6378千米,如果把地球压缩为半径1厘米左右的话,就会形成黑洞。最小的黑洞甚至可以小到量子尺度大小,在宇宙早期的高密度环境里,到处都充斥着这种量子尺度的原初黑洞,被称为微型黑洞或量子黑洞。

目前,为了能在高能质子撞击中模拟宇宙大爆炸后万亿分之一秒内的能量和条件,欧洲核子研究中心历时14年,斥资80亿美元,在瑞士建成了世界上最大的强子对撞机。它设计的用于轰击质子使其在发生撞击之前加速到7万亿电伏的能量,为人造微型黑洞的诞生创造了条件。

在遥远的未来,人类如果真想带上地球去流浪,可以在地球之外适当的地方制造一个或几个微型黑洞,靠微型黑洞的引力带着地球去流浪。

首先,在距离地球一个安全的地方,制造一个微型黑洞;然后,让它在太空中通过吞噬小天体慢慢长大,然后把它也变成一个质量合适的流浪黑洞,拉拽着地球向前方进发。特别是在进入充满彗星的太阳系边缘的柯伊伯带和奥尔特云时,流浪黑洞还可以在前面吞噬沿途的小天体,为地球扫清一条障碍。

制造一个安全的小型黑洞,还有一个很大的好处,就是利用黑洞为地球提供源源不断的能源。已故的著名物理学家霍金曾表示:“一个质量与一座山相当的黑洞,其释放X射线和γ射线的功率可以超过1000万兆瓦,足以供应全球的电力所需。”

当然这样做也充满了风险和挑战,黑洞在行进过程中不断吸食周边的物质,使自己越来越大,很快就会威胁到地球的安全,这时,人类要提前做好准备,拉远与黑洞的距离,否则便会被黑洞吞噬。

地球流浪,危险重重 

星际旅行是科幻小说长盛不衰的题材,但常见的科幻设定基本都可以分为两类:一是通过近光速飞船来完成恒星间的迁徙;二是利用“虫洞”或者“空间折叠”来打破爱因斯坦的相对论限制,实现超越光速旅行。《流浪地球》则独辟蹊径,将地球整体作为飞船,但遗憾的是,不管我们如何设定或幻想,移动地球都不具科学合理性。

比起宇宙飞船来,移动地球在技术上是件非常困难的事。即便技术上可行,显著改变地球轨道有太多风险:自然生态彻底消失,发动机带来的地壳不稳定产生大量超大规模的地震、超级火山爆发、海啸等剧烈的自然灾害,地球大气层和磁场遭到破坏;而在整个太阳系中,一颗行星轨道的改变,将完全打乱几十亿年形成的大致稳定动力学系统,小行星群轨道紊乱,地球遭遇形成早期那种混乱。

并且当地球飞出日球层之后,宇宙射线便能直接轰击地球,整个地表将会遍布致命的高能辐射。地球的长期流浪必然导致整个生态环境走向彻底毁灭,恐怕还没等到地球进入新的恒星系统,中途就可能遭遇毁灭。

另外,整个地球的生态系统几乎都以太阳光作为最基本的驱动源,一旦地球开始远离太阳,这个系统必然会急剧崩溃,更别说长达2000年的“流浪时代”了。

看来带着地球去流浪不可行,只有另想办法。2016年,欧洲南方天文台发现了一颗围绕比邻星公转的行星,并且该行星还位于比邻星的宜居带上。在宜居带,行星与恒星保持着最合适的距离,为生命的存在提供了相对适宜的条件。2018年,天文学家还在距离地球16光年之处找到一颗被命名为“瓦肯”的行星。

事实上,最近几年,随着高度精密的天文望远镜不断扫描宇宙,100光年之內的行星越来越多地被发现了。如果未来真有太阳系灾难,就像我们的人类祖先用小船在广阔的太平洋逐岛跃迁、用几万年时间占领了太平洋群岛一样,未来我们的后代也可以组织大量生态船组成的庞大舰队,从一颗行星迁移到另一颗行星——改造,扎根;再改造,再扎根……用几百万年甚或几千万年的时间,人类终将占领银河系,整个银河系终将涌现无数经过人类改造的新家园。

届时我们利用反物质为燃料的火箭,能够在宇宙中以光速的70%左右飞行。这意味着,借助这种新型物质发射火箭,人类前往离地球最近的4.3光年之外的半人马座约只需要6年时间,到16光年之外的瓦肯星也只要23年,即使航行到1000光年之外的行星上,也只需1400多年。有了如此先进的反物质技术,我们当然不需要低效的重核聚变了。

当然,科幻片不符合科学是再正常不过的事情,人家本来就是科幻电影,不是科学。

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