流浪地球，其实有更好的方式

在电影《流浪地球》中，太阳急速衰老膨胀，将导致地球毁灭。人类启动了名为“流浪地球”的计划，在地球一侧建造上万座行星发动机，将地球变成巨大的宇宙飞船，载着人类开始长达2500年的太空流浪之旅，奔往离太阳系最近的半人马座比邻星b。按照计划，人类试图利用木星实现“引力弹弓”加速，却因木星的潮汐力突增，导致地球面临坠入木星的风险。生死存亡之际，位于地球和空间站上的人类联手自救，成功引燃木星大红斑中的氢，将地球推离木星，成功脱险。

遗憾的是，这些重要的科幻设定缺乏合理性。如果有一天我们真的要带上地球去流浪，还是要利用真正的科学，而不是止于浪漫但不切实际的幻想。

影片中，人类建造了一万座重核聚变发动机和转向发动机，准备将地球推离自己的轨道。这些重核聚变发动机比珠穆朗玛峰还高2.2千米，看起来确实震撼人心。

这种威力巨大的发动机，利用岩石中的硅元素进行核聚变反应，获得高能高压的等离子流。说白了，发动机的燃料就是以硅为主要成分的石头。

但越重的原子核，进行聚变所需的能量越大，产生的能量却越小。例如，氢聚变产生的能量是同样质量的硅的30倍。硅虽然理论上可以产生聚变，但所需要的温度是30亿度！所以，重核聚变发动机除了听起来高大上，在科学上并没有什么合理性。

其实，烧石头不行，烧水可以。海水中富含氘与氚，这才是核聚变的最佳燃料。而且，氘的提取方法简便，成本较低，核聚变堆的运行也十分安全。有如此优质高效的材料，何必舍易取难？

当然，无论烧石头还是烧水，都不可能在短时间内将地球推开。电影中一万座发动机要持续不断地工作1500多年，才能将地球加速到逃离太阳轨道的速度，那时地球早就被太阳毁灭了。

那么，究竟还有没有办法带上地球去流浪呢？其实，还有比核聚变更先进的方式：反物质发动机。

反物质是由反粒子构成的，反粒子跟通常所说的电子、质子相比较，电量相等但电性相反。当正反物质相遇时，双方就会相互湮灭抵消，两个粒子的质量几乎完全转化成能量，效率大大高于核裂变和核聚变，这是所有物理反应中效率最高的燃料。航天飞机那巨大的燃料箱和推进器中的燃料，完全可以用100毫克的反物质代替，而且“湮灭”效应是自然发生的，并不需要像核聚变那样用难以想象的高温高压来“点火”。

在著名的《星际迷航》系列电影中，“企业”号宇宙飞船可实现曲速飞行、超光速抵达宇宙中任何一个地方，都仰仗于它的反物质动力系统。目前多国物理学家已在实验室中制造出了反物质，我们的宇宙射线中也存在大量过剩的反物质粒子。可以想象，随着科技的发展，制造反物质发动机并不是什么难事。

影片中，地球温度急剧降低，人类在地表5000米以下建立了上万个地下城，在到达新恒星前的2500年间，人类要一直在地下城生活。

首先，地下城中资源如何重复循环利用是个大问题。此外，怎么适应地下环境，怎么解决空气流通，怎么防止出现心理疾病等都是很大的挑战，但高压问题几乎无解。5000米深处的压强相当于1000个标准大气压，几乎没有材料能顶得住这样巨大的压强。

其实，水下城比地下城更具可行性。水的吸热或散热能力都很强，能保持温度平衡。建造水下城也比建造地下城容易很多，海洋有丰富的资源可就地取用，比如，最重要的水资源、核能资源等。事实上，水下城市已不是天马行空的想法，随着3D打印技术、碳纳米管和纳米金刚石技术的不断发展和应用，一些科学家已经开始认真考虑这种可能性。

在电影中，为了节省燃料，人类准备让地球向木星借力。这涉及引力弹弓效应——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。就像是在飞快转动的圆盘上滴一滴水，水就会溅飞一样。

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，不值得冒这么大风险。别的不说，木星有79颗卫星，如何绕开这些木星“小弟”就是个技术活。

影片的高潮，木星突然出现“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，产生巨大的冲击波，将地球推离木星。

这一段完全不靠谱，因为木星吸收了地球上的氧气又不至于把地球吸走，实在太难了。就算能成功引爆，爆炸沖击波也永远不会到达地球。爆炸之所以会产生冲击波，是因为有大气的缘故，而宇宙是真空的，冲击波只会留在木星大气层里。

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。因为地球不是一块实心的石头，更像是个鸡蛋。地壳非常薄弱，在鸡蛋旁边引爆炸弹，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，而是被当场炸得粉碎。

星际旅行是科幻小说长盛不衰的题材，常见的设定基本分为两类：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”，实现超光速旅行。《流浪地球》则独辟蹊径，将地球整体作为飞船，但遗憾的是，移动地球不具有科学合理性。

即便技术上可行，显著改变地球轨道也有太多风险：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；整个太阳系的动力学系统被破坏，小行星群轨道紊乱，地球将遭遇形成早期的那种混乱。而且一旦飞出日球层，宇宙射线便能直接轰击地球，整个地表将遍布致命的高能辐射。

看来带着地球去流浪不可行，只有另想办法。2016年，欧洲南方天文台在离地球最近的4.3光年外的半人马座比邻星周围，发现了一颗围绕比邻星公转的类地行星比邻星b，也就是《流浪地球》中太空流浪之旅的目的地，该行星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光年处找到一颗行星“瓦肯”。事实上，最近几年，100光年内的行星越来越多地被发现。

如果未来真有太阳系灾难，我们的后代可以组织大量飞船组成的庞大舰队，从一颗行星迁移到另一颗行星。届时我们利用反物质为燃料的飞船，能够在宇宙中以光速的70%左右飞行，到达比邻星只需6年左右，到瓦肯星也只要23年。

栋梁//摘自大科技微信公众号，本刊有删节，仙人掌/图