如何用通俗的語言解釋《流浪地球》中推動地球的可能性?

問題描述:
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雲飛的好快:

如何用通俗語言解釋《超人》里繞地球光速飛行引起地球時光倒流的可能性?

如何用通俗的語言解釋《星際穿越》里人類完整通過黑洞並在高維空間精準影響低維空間細節的可能性?

如何用通俗的語言解釋《獨立日》里win98系統病毒擊潰外星戰艦的可能性?

通俗語言:只要腦洞足夠大,

—————–觀眾的❓就追不上我!!


東方月初:

最大的敗筆在於聚變發動機……

你去掉聚變兩個字就行了。你就直接說有個黑科技,扔石頭進去就能提供推動地球的能量。

你見過誰討論二向箔的原理來著?


Lewis40332:

通俗地說

沒有可能性[狗頭]


王將臣:

都有所謂的重聚變這種變態技術了,提取地熱能冷卻地幔,加固地殼這些技術應該也是小菜一碟吧。只是這種科技條件下人類還需要恆星有什麼用呢,為了曬太陽嗎?


秦漢杜鵑:

當個科幻片看看就可以了,沒必要這么當真

非要當真,說實話,因為需要考慮的因素太多,所以,幾乎不可行


量子:

將硅酸鹽通過聚變轉化成鐵,然後把這些廢鐵用0.5c噴射出去


行者:

沒必要解釋也沒法解釋。

電影世界中設定就是行星發動機能夠推著地球走,沒有必要解釋原理。就好像奧特曼那麼大不會踩塌地標、龍珠里孫悟空變身會換發型、海賊王里越黑越硬一樣,完全沒有什麼好討論的。

科幻科幻,固然有著一定的科學道理在內,但是這個幻字也不能丟棄啊。


Aorqu用戶:

我覺得還是空間站帶著那30萬受精軟逃逸比較靠譜,搞不好我們地球人類文明就是這么被保留下來的!


fury luke:

如果造飛船,得造成什麼樣兒才能達成同樣的目標


斯姐兒:

舉個栗子,地球是一個氣球被裝滿了水,在氣球薄薄一層皮兒上,建造了不均勻分布的1萬個噴氣筒(不均勻分布是因為建造的時候地球上還是有大片液體海洋的,絕大部分噴氣筒都只能在陸地上)。

想把氣球推走,這么大的推力,估計先把皮兒給懟破了。

其次,太陽出事了之後會變大,變得很大很大。

100瓦的小燈泡變成了10瓦但是體積大了1000倍,地球零上80度還差不多,零下80度,不存在的。

所以噴氣筒更不能在海洋里了,到時候海平面不只上升幾十米了,還能見到多少陸地都是問題。

我就問你噴氣筒你要放在海里慢燉么……


矮油:

並非沒有可能,把地球想像成巨大的飛行器就可以了。別忘了故事背景,地球停轉了,可以理解為地球死了,沒有潮汐沒有日夜,人類都生活在地下,跟飛船有區別?就是個大而已,為什麼不能推?也許外星人的飛船體積都超過地球也未可知,巨大的星球多了去了!


Erwin114:

幹嘛要解釋,科幻你解釋啥

如何解釋 弗蘭肯斯坦 用屍體拼人復活的可行性?


牛大:

不知道大家看的時候有沒有注意到一個點,行星發動機真的推的動地球嗎?行星發動機利用核反應來產生能量,不討論能否用足夠能量。但是大家都知道動量守恆和牛頓第三定律吧,靠能量能推動地球嗎?推動地球需要噴出同樣動量的物質,要是噴點氣體,你怕是得把大氣層噴光,還要加速到千分之五光速,以地球5.965×10^24kg的質量,你怕是得把大氣層加速到光速噴光都不夠吧。對了,你還得讓它停下來,還得乘2。所以大家看看就好,不要較真了,它根本動不了


王正文:

會把地球推壞的。除非……把發動機地基打到地心的內核中。

地球就像一個生雞蛋,薄薄的地殼下面是液態的岩漿。行星發動機推力作用於地殼,怕不是直接殼碎蛋打,蛋清(岩漿)滿地。

定型半定量物理里一個經典問題是,估算一個星球上最高山峰的高度,基本原則是引力作用下,山低的材料強度能夠承受住山的重力。反其道而行之,我們可以做一個數量級上的估計,地殼能夠承受的最大應力也就是珠穆朗瑪峰高度的山的重力,這點重力比起要推動地球的行星發動機是微不足道的。

正確的做法是,行星發動機地基直接打到地心的固態內核上面。不僅能夠避免推壞地殼,甚至可以固定住地殼,防止剎車時代地殼的慣性漂移。雖然目前人類鑽地深度很有限,關鍵是缺乏足夠堅硬的材料。《三體》中的水滴外殼材料正好能夠勝任這樣的用途,每台行星發動機下面連著一根插入內核的「水滴」棍子,穩穩的推走地球!

而這樣的材料,在人類當代物理學下,並非不可能製造,請看大熒幕……

王正文:流浪地球上映之際,一起來製造《三體》水滴​zhuanlan.zhihu.com图标


趙思銘-在路上:

感謝支持,可以點個「贊同」嗎? ^_^

隨著電影《流浪地球》的熱映,網上有不少針對電影和小說情節的質疑。針對這些質疑,我在Aorqu上翻了很多答案,但大多數都是拍腦袋的結論,而沒有具體的計算過程,很缺乏信服力。因此昨天晚上,我抽時間把這幾個有爭議的「BUG」,全部都親手計算了一遍。計算過程如下,分享給大家:

質疑1:電影《流浪地球》中,1萬座行星發動機,總計150萬億噸推力,能不能把地球加速到光速的千分之五?

原著和電影里,關於整個「流浪地球計劃」的設定如下:

第一步,建設1萬座行星發動機,並用行星發動機使地球停止轉動;

第二步,全功率開動行星發動機,使地球加速到逃逸速度,飛出太陽系;

第三步,用500年時間,將地球加速到光速的千分之五,然後滑行1300年,飛向比鄰星;

第四步,掉轉發動機,用700年時間減速;

第五步,地球泊入比鄰星軌道,並重新自轉,成為這顆恆星的衛星。

網上很多人,包括Aorqu上也有很多回答,都是想當然的認為這樣的方式推不動地球。或者認為這個推力無法擺脫太陽的引力,更無法加速到光速的千分之五。但實際上,只有經過準確的計算,我們才能真正知道,這里的設定到底是不是一個科學上的BUG。

首先,我們需要明白:150萬億噸的推力,是在太陽的引力、與地球在公轉軌道的離心力平衡之外的。也就是說在任意時刻,由於地球總是圍繞太陽在做公轉。在這個公轉運動中,太陽對地球的引力,與地球公轉的離心力之間,每時每刻都是平衡的——也就是說這兩個力的合力,數學上為0。

而流浪地球上的行星發動機,則是通過重元素聚變、反向拋灑等離子束,而向地球施加一個恆定、持久的反作用力的過程。而這個反作用力是獨立於引力和離心力的平衡之外的。

也就是說,我們需要明白的是:不存在這個力能不能推動地球的問題。而是只要存在一個持久、恆定的外力,那麼地球就一定會在這個力的作用下,公轉軌道逐漸變大、運行速度變快。

因此我們需要計算的是:電影里的這個力,以及500年的時間,相對於地球的重量,是不是足以加速到光速千分之五,也就是1500km/s,這才是正確的問題。

我們知道,地球的質量是,近似於6*10^24 kg。而電影中的推力是150萬億噸,換算成力,則是近似於 1.5*10^19 牛頓。

我們知道加速度A=F/M,F是推力,M是地球質量。由上可以得出,1萬座行星發動機對地球的加速度為:

A=F/M=(1.5*10^19)/(6*10^24)=2.5*10^(-5) m/s^2

也就是說這個加速度,是十萬分之2.5 米/秒平方。這個加速度在日常生活中是幾乎忽略不計的,以人的感知,非常非常小。但是這個加速度,能不能帶領地球加速到光速千分之五,乃至帶領人類到達4.2光年外的半人馬座呢?我們繼續計算:

流浪地球中設定的加速時間是500年,也就是500*365*24*3600=1.57*10^10 s。我們知道速度=加速度x時間。那麼經過500年,地球最終被加速到的速度是:

(2.5*10^-5)*(1.57*10^10)=3.94*10^5 米/秒=394KM/S。

這個速度相當於光速的千分之1.4,相比電影中提到的千分之五,有一些差距。而要在500年間加速到光速千分之五,至少需要4萬座發動機才行。但是除了以上的計算外,我們知道,在電影中人類用50年左右建成了1萬座行星發動機,而流浪地球的加速階段是500年。因此合理推算,隨著時間的進行和科技進步,人類完全有能力逐漸將行星發動機的數量提升到4萬座的數量。

因此我認為:流浪地球電影中的1萬座行星發動機,共計150萬億噸推力,是可以將地球加速到約400km/s,即光速的千分之1.4的。而隨著更多行星發動機的建設,在500年內建設4萬座行星發動機,將地球加速到光速的千分之五,是完全合理和有可能的。因此這個問題,並不應該被當作一個科學BUG。

質疑2:這么大的推力,地球地質結構是否會被壓垮?地殼是否會在加速過程中被壓變形了?

很多人想當然的認為,光速的千分之五是一個很大的速度,這個速度下肯定地球也變形了、人類更是無法承受。但是我們知道,與「承受力」相關的,是加速度,而不是速度。根據牛頓第一定律,也就是慣性定律,物體以恆定速度運行,則在這個參考系當中,人是無感知的。在人的感知中,光速千分之五運行的地球,與靜止狀態沒有區別,不存在「這么快速度人類無法承受」的問題。

類似的,就像電影中的光速飛船,人體一樣是沒有任何異常的。只要人類和飛船、地球是相對靜止的,而地球是近似於恆定速度運行的,人就毫無感知。而剛才我們算過,整個過程中,地球的加速度大概是萬分之0.25m/s^2,這是一個非常非常小的加速度。所以人和地球是不會因為這個「速度」、「加速度」發生什麼變化的。

因此我們真正需要問的,不是這個速度下,地殼會不會變形。正確的問題應該是:單台150億噸推力下,行星發動機下面的地面,能否能承受反作用力帶來的壓強?

我們看到,小說和電影里的設定,行星發動機的尺寸是佔地半徑在30-100KM範圍,佔地約1000平方公里,高度超過1萬米。單台行星發動機推力、以及由此產生的反作用力為單台150億噸。

我們做一個簡單的計算,假設一座底面積1000平方公里,高度100米的石質山峰,其重量是多少?如果說一座100米高的石質山峰,其重量小於150億噸,那麼顯然,同樣的一台行星發動機的反作用力,當然也不會對地殼有什麼明顯的影響。

那麼根據計算,這樣一座山峰,假設其平均密度為5g/cm3,山形為勻稱的圓錐體。體積等於底面積x高度再除以3。那麼很容易計算,這座山峰的重量等於:

1000*0.1*1000*1000*1000/3*5=1.67*10^11噸,也就是167億噸,大於150億噸。

因此,一座佔地1000平方公里,高度100米(很低)的山峰,重量都達到了167億噸,而這樣的山峰在地球上原本就比比皆是。因此同樣佔地1000平方公里的行星發動機,150億噸推力,顯然是不會對地球表面產生任何顯著的改變的。

因此,這個質疑,也並不是一個科學上的「BUG」。

質疑3:電影最後的氫氧混合,是否會引起爆炸?即使產生爆炸,是否能夠將地球推離?

我們知道,爆炸的發生,是有嚴格的要求的。氫氣和氧氣的爆炸,要求氫氧的摩爾比例要達到接近2:1的比例。

我們知道,木星的質量是1.9*10^27kg,是地球的318倍。而木星中的氫含量高於90%,而地球大氣總質量是5.21*10^18kg,氧氣佔20%,即約1*10^18Kg。不到木星氫含量的10億分之一。

因此首先第一點,哪怕地球上的所有氧氣都被抽離到木星表面,並且與氫氣均勻混合。那這些氧氣的濃度也遠遠達不到爆炸所需要的濃度和比例,也就是說,這樣的氫氧比例,只會在木星表面上產生「燃燒」,而根本不會發生「爆炸」。

第二,假設這所有的氫氧發生燃燒或者「爆炸」。這個過程中產生的能量,即使全部以固定角度對地球做功,能夠對地球產生多大的影響?

我們知道,氧原子的重量大約是氫原子重量的16倍。氫氧燃燒中,兩個氫原子和1個氧原子結合。所以地球上全部氧氣,共計可以與1.25*10^17kg氫氣進行反應,即相當於大約12.5萬億噸氫氣燃燒,所產生的熱量。

我們知道,氫氣的燃燒值是1.43*10^8J/kg,因此這些氫氣燃燒,最終大約能產生1.8*10^25J能量。

假設這個能量全部轉化為推動地球的動能。我們知道E=1/2*M*(V2^2-V1^2),V1是地球在爆炸前的速度,V2是地球在爆炸後的速度,M是地球的質量6*10^24KG。考慮到作用前地球相對於木星的速度已達到10^4m/s量級(每秒數十公里),因此作用後V2相對於V1的改變,將遠遠低於1m/s。相對於木星的逃逸速度,幾乎可以忽略不計。

所以說:

第一,即使地球的氧氣全部被抽到木星,由於濃度太低也不會發生爆炸;

第二,由於木星的引力遠大於地球,因此只有地球氧氣單方面被抽到木星表面,而木星的氫氣並不會被地球吸引到7萬公里外的地球附近。因此即便發生爆炸,也僅僅是在木星表面發生,而不會像電影所說,順著吸積通道沖向地球;

第三,哪怕爆炸或者說燃燒的所有能量,全部在地球表面,定向對地球做功。產生的能量也改變不了地球哪怕1m/s的速度,更不可能把地球從木星的引力捕獲中解救出來。

因此可以說,這個情節更多是電影劇組基於全人類的救援,而創作出的一個美好的願望。希望以劉培強和空間站的犧牲,完成對地球和全人類的拯救。但是從科學上來講,其實正如MOSS的計算結果,這個方案是並不成立的,推離地球的結果也並不會發生。如果在實際情況下,地球將不可避免的被木星引力捕獲,並最終與木星相撞。

值得一提的是,最後的這個情節,是在劉慈欣的原著《流浪地球》中所沒有的,是電影中創作的一個獨立於小說以外的情節,與小說無關。這也是我個人認為,電影的基礎設定中唯一一處,與科學定律不符的、真正可以稱得上「BUG」的地方。更多地是一個被全人類努力所感動的,一個美好的願望。

三個網上爭議最多的、廣泛質疑的關於基礎設定的BUG就說明完了。

其他還有幾個有趣的地方:

問題1:片中,美國救援隊出鏡是最少的,是不是民族主義?甚至是「太空戰狼」?

我個人認為,應該不存在這個考慮。因為影片基本上發生在亞洲地區,從北京、濟寧、杭州,到印度尼西亞的蘇拉威西,都是在亞洲區域。

考慮到電影後半段,地球大氣已經稀薄到不能支撐飛機的飛行了。而美國距離蘇拉威西的距離超過1萬公里,開運輸車翻越太平洋過來顯然不現實。而電影當中,行星發動機是在全球範圍內損壞。因此我們有理由相信,美國救援隊也在全力搶救北美洲的發動機,而不是捨近求遠趕來亞洲救援。

有理由相信,美國救援團隊只是沒有出現在影片的鏡頭里。但最終100%的赤道轉向發動機重啟成功,相信美國團隊也一定付出了艱苦卓絕的努力。

問題2:片中,救援隊人拉火石,徒步到杭州,靠不靠譜

這其實是「外骨骼」的作用。其實只要仔細看影片,就會發現無論是劉啟,還是救援隊的王磊等人,在宇航服外面,都是有一套「外骨骼」系統的。這個外骨骼,從最早劉啟在地下城破壞電力系統,幫助韓多多逃課;到後來在濟寧派出所地震里,劉啟用外骨骼機械手拉壞看守所鐵門,營救中國心蒂姆。這套外骨骼都是有體現的。

這個技術其實在今天的2019年,實驗環境下已經有具備可用性的產品了,當然在實際應用中還並不成熟。而這個設定也在很多科幻電影中出現過,有理由相信在流浪地球時代,已經被廣泛運用。

因此在外骨骼系統的助力下,救援隊無論是「人拉火石」,還是最後「手推撞針」都是有其合理性的,並不應該作為被黑的點。

而也是因為這個原因,影片中由於隊員們人拉火石,導致外骨骼過載、能量消耗過大。因此其中一名隊員的電池最終耗盡,導致無法為身體保暖。也就是影片中途演到的,一名王磊的隊員「活活被凍死的」。

問題3:為什麼火石不放在行星發動機附近,而是在出事之後,才犧牲了上百萬人、千里迢迢運輸?

電影中借韓子昂說明過,在影片開始之前,行星發動機已經超過30年沒有熄火了。電影中由於木星引力而導致的行星發動機大面積癱瘓,是很小的小概率事件。

當然,即便如此,正常情況下「火石」這樣重要的備用部件,也應該在行星發動機附近存放。因此這里就要說到第二個問題:在電影中一閃而過,但在原著的小說里卻佔據很大分量的「叛軍」。

在小說里,從「流浪地球」計劃開始,叛軍就一直存在。在叛軍看來,預測已經過去了三百多年(電影是幾十年),而傳說中的「氦閃」卻從未發生。而為了實施「流浪地球」計劃,整個地球社會實施著高度極權的管理方式,並且為此超過35億人死亡。

在叛軍看來,太陽毀滅只是一個根本不存在的借口。只不過是聯合政府為了一己私利,為了得到極權統治而編造出來的借口,卻讓整個人類和地球付出了不可想像的代價。因此包括「火石」和行星發動機在內,都是叛軍重點攻擊和毀壞的對象。叛軍的最終目標,是推翻聯合政府,然後調轉行星發動機方向,讓地球重新回到原來的繞太陽的公轉軌道。

在小說的最後,叛軍終於推翻了聯合政府。而聯合政府在最後的地面控制中心,為了避免控制行星發動機運行的總系統被摧毀,而自願放棄了抵抗,5000名聯合政府成員和科學家被全體處以死刑。

但具有諷刺意味的是,就在聯合政府成員被處死的同時,太陽氦閃終於爆發。由於地球已經飛到了安全距離,因此地球終於避免了毀滅,但聯合政府成員卻無法親眼看到這一天。

其實,就像上面這些問題探討的過程中大家所看到的,原著《流量地球》所覆蓋的內容,要遠遠超過電影本身。和很多人想像得不同,原著《流浪地球》並不是一部長篇小說,而是只有短短30頁左右。總計不到2.3萬字內容,只需要1個小時左右就可以讀完。而電影《流浪地球》,則是選取了小說當中僅僅2-3頁的內容,擴充出來一部完整的電影。

盡管從各方面來說,《流浪地球》已經是一部非常難得的佳作,可以稱得上是中國科幻電影里程碑式的作品。但客觀來說,在作品的內涵上,對於世界觀、宇宙觀、價值觀的探討,對於人性和人心的刻畫,原著小說涵蓋的範疇都是要遠遠大於電影的。因此,對於熱愛這部電影的觀眾,在觀影之餘是非常推薦再花1個小時左右時間來閱讀原著的。1個小時甚至比電影的時間還短,但卻一定會讓你在讀完之後,產生更多深刻的感悟。

目前這本小說,在微信閱讀、多看閱讀、kindle書城都可以買到。僅6.99元,不到一張電影票的1/6,感謝對中國科幻的支持!

點個「贊同」再走唄! ^_^


小白菜鳥:

極其通俗:扯犢子


薩多卡:

好像沒人寫過這兩個問題。

第一個,發動機噴口還是在大氣層之內,那麼用不了多久大氣層會被發動機吹乾凈。

第二個,還是因為發動機噴口在大氣層之內,用不了多久,大氣層就會被發動機噴出的物質污染的不適合人類呼吸。


阿布扎比零差評:

韓朵朵去地面是為了找父母屍體是非常不正常不應該不可能的理由

就是為了玩,為了出去看看大人們口中的地表世界到底是什麼樣才符合一個國中女生正常的想法


一名普通醫學僧:

tan90 不存在的 但是 電影好看爆了啊 真有這種事大概率飛船保精英的 那就沒這么浪漫了啊 就和奧特曼見面開大 終結者送套套 博士時間寶石修錘子 海王他弟被超人知道了一樣幾分鐘結束了啊

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