《流浪地球2》中的硬核“黑科技”

河北师范大学附属民族学院 王际川

《流浪地球2》凭借着科幻场景的震撼力、科幻想象的创造力、科幻人文的认知力，演绎了中国式情感、中国式精神的精髓，在人类命运共同体的宏阔视野中，展现出可信、可爱、可敬的中国形象。影片中层出不穷的硬核“黑科技”，让观影者大开眼界。这期就让我们从科幻回归科学，一起解读《流浪地球2》中的那些硬核“黑科技”。

➢黑科技之一：太空电梯

目前人类进入外太空需要借助火箭和航天器，《流浪地球2》影片中却是以太空电梯而“一步登天”，不仅十分抓人眼球，也带给我们无限遐想。

其实很久以前，人类就梦想通过建造太空电梯上天，并一直为之努力。早在1895 年，现代宇宙航行学奠基人、航天之父俄国科学家齐奥尔科夫斯基就由法国埃菲尔铁塔引发灵感，提出架设太空电梯。这样人类便可以乘着电梯，自由且低成本地往返于地球与太空。此后，俄国太空预言家塔斯安德尔也提出在地球与月球之间搭建由一条绳索连接的太空电梯。他认为地心引力能够让绳索伸展开来，使其成为用于运送负荷的空中索道。1965 年，苏联航天技术总负责人科罗廖夫组织中央机器制造设计局开始为第一个太空绳索设备做准备，打算用一条钢缆将联盟号宇宙飞船与运载火箭的末级进行连接。不幸的是，这一工程在科罗廖夫去世后就被终止。1979 年，著名科幻大师克拉克在其小说《天堂的喷泉》中再次提出太空电梯的概念，并引起了广泛关注。虽然它具有理论基础和科学依据，但存在一系列非常复杂的工程学问题，最大的挑战在于我们尚且无法造出数万千米长的超强缆绳。

随后，人们围绕太空电梯做过类似于用气球试验太空电梯绳索等试验。2003 年，太空电梯再次被科学界重提，并且这个曾被视为科学幻想的革命性工程在近些年也有了较大进展，并提出多种可行方案。当时，美国电梯港集团公司称正在研制的太空电梯，可以一次运送30 名乘客，在6 个小时内抵达10 万千米外的太空。2003 年9 月15 日，国际太空电梯研讨会在美国圣达菲召开，俄罗斯、美国等国家的70多位科学家和工程师对太空电梯进行了深入讨论，最终与会专家一致认为太空电梯有望在21 世纪变成现实。

尤其值得一提的是，2018 年9 月25日，日本用货运飞船把一对用于世界首次太空电梯试验的立方体卫星送往国际空间站。接着又从国际空间站释放了这对边长为10 厘米的立方体卫星，它们之间用长约10 米的缆索连接；然后尝试把一个像电梯吊箱一样的容器通过电动机转动的缆索从一端移动到另一端。这是人类首次在太空中移动缆索上的容器，也迈出了人类实现太空电梯的第一步。

2021 年11 月，国际太空电梯联盟主席斯旺表示，未来太空电梯将作为永久性物流基础设施，可将物资和人员运到太空，成为进入太空的新通道。斯旺介绍：“根据目前设计，太空电梯轿厢重约20 吨，攀爬速度约为每小时200 千米。未来，随着缆绳加长、轿厢攀爬速度加快，预计8 天可到达地球同步轨道，14 天可到达月球，61 天可到达火星。”

➢黑科技之二：行星发动机

《流浪地球2》影片中，面对太阳危机，人类计划通过上万座依靠重核聚变产生巨大能量的行星发动机推动地球开启“流浪之旅”。这些发动机真能推动地球吗？

众所周知，地球是一个质量达5.97237×1024千克的超级庞然大物。而且地球自转的同时绕太阳公转，平均24 小时绕轴自转一圈，大约924 375 700 千米；公转的平均速度高达约29.8千米/秒（107 280 千米/小时）。因此我们能够设想：要想改变地球的运行轨迹，需要行星发动机产生足够巨大的力量才有可能。

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所长期研究核聚变能源的副研究员王腾介绍，核聚变反应是将两个原子核重新结合，生成一个较重的原子核的过程，其间能够产生巨大的能量，利用这一能量推动地球，原理上是说得通的。然而，该类研究特别是重核聚变目前还存在诸多难以攻克的难题。可控核聚变是目前世界最前沿的重大科学问题之一，经过全人类过去七十余年的共同努力，核聚变研究取得了很大成就。概括起来，虽然让聚变能推动星球旅行可能为时尚早，但点亮的这盏灯让我们看到了希望。

➢黑科技之三：量子计算机

《流浪地球2》影片中有一个东西被誉为“全场最有价值道具”，即最高算力智能量子计算机（550W，它的倒影就是MOSS）。MOSS 贯穿整个影片，它强大到可以满足数万座发动机协同运作，并支撑影片中提到的“数字生命”计划所需算力（计算机设备或计算/数据中心处理信息的能力）。

量子计算机并非仅停留在想象，而是当前最为火热的研究领域之一。2020 年12 月，中国科学技术大学潘建伟教授团队研发的“九章”光量子计算机仅用200 秒就解决了对在经典数学算法高斯玻色取样的计算，而超级计算机“富岳”要用6亿年才能解决该问题。这个实例充分说明了量子计算机的强大。

1981 年，美国阿拉贡国家实验室的Paul Benioff 提出了量子计算的基本理论。量子计算机的特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。与一般计算机相比，信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性。

近年来，中国在量子计算机研究方面取得了重大进展。2021 年2 月8 日，中国科学院量子信息重点实验室的科技成果转化平台合肥本源量子科技公司，发布了具有自主知识产权的量子计算机操作系统“本源司南”。2022 年8月25 日，百度发布了集量子硬件、量子软件、量子应用于一体的产业级超导量子计算机“乾始”。

菲式八宝冰则是一种把甜豆、果冻等一同掺在有炼乳的碎冰里食用的菲律宾甜点。在加禄语里Halo-Halo有“把东西混在一起”的意思。还有蒜香牛肉饭、肉蔬面、椰奶芋头叶、菲式酸汤等，也是区别于许多东南亚菜的菲式风味，值得一试。

2022 年6 月9 日，英国国防部宣布，获得政府首台量子计算机，与英国量子计算机开发商Orca Computing 共同合作，探索量子技术在国防领域的应用。

影片中的550 系列量子计算机的能力远超现实水平，但是非常符合人类对量子计算机的期待——开启下一个算力时代。特别是它的超强算力可以在密码破译、大数据优化、天气预报、材料设计、药物分析等领域，提供比传统计算机更强的算力支持。

有学者表示，目前国内外量子计算机的研发水平距电影中所展示的应用水平至少还需要10 到15 年的时间。

➢黑科技之四：数字生命

《流浪地球2》影片中，刘德华饰演的图恒宇是数字世界架构师。他的女儿丫丫死于交通事故，图恒宇希望通过数字生命让女儿复活。在量子计算机几百次的迭代之下，丫丫渐渐可以做出不同的反应……在最危急的时刻，数字生命拯救了世界。

什么是数字生命呢？数字生命是用计算机媒介创造的新的生命形式，是具有自然生命特征或行为的人工系统。数字生命研究是指那些以计算机为媒介，以计算机程序为生命个体的人工生命研究。

早在20 世纪80 年代，国际上就兴起过一股用非生物媒介创造新的生命形式的研究热潮。这种新的生命形式就是所谓的“人工生命”。随后逐步形成了对人工生命概念及其相关问题的探讨，进而逐渐形成了一个独立的研究领域。

影片提出数字生命，是因为面对地球危机，数字生命的生存必需品不包括氧气，所以地球也就不是唯一的生存地的选择。虽然数字生命的存在也受制于电力，但这在宇宙中很容易获得——比如太阳能及月球上的氦-3 等。

氦-3 是氦的同位素，是一种无色、无味、无臭的稳定的气体。根据探测结果估计，月球上的氦-3 含量约为100 万吨。更为关键的是，因为使用氦-3 的热核反应堆中没有中子（氦-3与氘进行热核反应只会产生没有放射性的质子），故使用氦-3 作为能源时不会产生辐射，不会给环境带来危害，而且仅需要100 吨氦-3 便能提供全世界使用一年的能源总量，是一种理想的可替代能源。

影片中，面对太阳危机，科学家们提出了“数字生命计划”和“流浪地球计划”。虽然最终联合政府选择了“流浪地球计划”，也并没有明确说明放弃“数字生命计划”的原因，然而在电影的结尾，备份的图恒宇的数据和他的女儿一起在计算机中实现了“永生”。这不能不引发我们的深思：数字生命真的可行吗？有价值吗？能算是人类文明的延续吗？

➢黑科技之五：外骨骼机器人

《流浪地球2》影片中多次出现的外骨骼机器人也引起了人们的高度关注。外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、移动计算，为作为操作者的人类提供一种可穿戴的机械结构的综合技术。

人体外骨骼助力机器人起源于1966 年美国的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段。能源供给装置、高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验改进。

从研究的过程来看，外骨骼机器人技术已从依赖硬件传感器收集人体生物电信号，逐步发展成为将硬件客观数据与人体主观信息相结合的新型信息输入方式。我们可以如是设想：当人们穿戴上外骨骼机器人后，可以通过大脑向机器人发出信号或指令；机器人接收到信息后，就开始进行计算分析处理，最终将人体智能与机器智能相融合——机器行动就是人脑中所想的行动，从而形成更高效的人机一体化智能科学系统。这一技术对那些需要帮助的残疾人和老年人的日常生活，如散步、爬楼梯、负载等都将带来极大的便利。

据报道，外骨骼机器人已开始实现商业化，在汽车、航空、电力、矿山、银行、建筑等场景中落地。为落实《“十四五”机器人产业发展规划》重点任务，我国将加快推进机器人应用拓展。2023 年1 月19 日，工业和信息化部、教育部、公安部等17部门发布《“机器人+”应用行动实施方案》，其中也明确提到了对发展外骨骼机器人的支持。

从某种角度看，《流浪地球2》更像一部“纪实”的科幻想象，因为这些“黑科技”有的已悄然进入我们生活中，有的还需要我们进一步攻克。科幻可能是未来的历史，科技发展推动人类进步，也在改变人们的生活，需要一代又一代的有识之士为之奋斗，期待亲爱的青少年朋友们能够努力学习并成为未来科技的贡献者。