暗號
大年初一上映的電影《流浪地球》講述了一個(gè)因?yàn)樘柤磳⑼甑岸鴮?dǎo)致世界末日的故事,電影制作中的10000件道具、2003個(gè)特效鏡頭造就了一個(gè)個(gè)帥到炸裂的電影場景,讓觀眾們直呼太過癮?;氐浆F(xiàn)實(shí)來看,太陽也有46億年的歷史了,怎么能說完蛋就完蛋呢;地球已經(jīng)在太陽系內(nèi)安營扎寨46億年了,怎么能說搬遷就搬遷呢;如果末日來臨,人類究竟應(yīng)該何去何從呢……從《太陽浩劫》到《流浪地球》,雖然這些末日場景都是科幻作家們開的腦洞,但卻也是我們?nèi)祟悜?yīng)該知曉的問題。
太陽篇:不完美的恒星
太陽的真面目
1609年,伽利略做出了人類歷史上第一架天文望遠(yuǎn)鏡。后來的幾年內(nèi),伽利略頻頻做出離經(jīng)叛道的褻瀆之舉——他將這臺望遠(yuǎn)鏡一次又次地瞄準(zhǔn)天空,那片亞里士多德宇宙觀和天主教宇宙觀的純潔領(lǐng)土。
他放下望遠(yuǎn)鏡,驕傲地告訴世人,他看到了太陽表面存在暗斑。
今天我們當(dāng)然知道那只不過是太陽表面常見的黑子,但在那個(gè)科學(xué)被蒙蔽壓制的黑暗年代,伽利略的發(fā)現(xiàn)無異于一聲驚雷:太陽有瑕疵。它不再是古希臘賢者想象中代表神格的完美火球,并非由純潔輕盈的精華元素構(gòu)成,在水晶質(zhì)的“原動天”軌道上滑行。伽利略證明了之前的瑰麗想象只是因?yàn)樘柕恼婷婺窟b不可及而已。并且,這發(fā)現(xiàn)至少可以引申出兩個(gè)細(xì)思恐極的擴(kuò)展結(jié)論:
1.太陽并不穩(wěn)定,它也許會燒到盡頭;
2.那些天空中閃耀的星星,可能是無數(shù)個(gè)太陽,也有行星圍繞其公轉(zhuǎn)。
關(guān)于第二點(diǎn),布魯諾也曾經(jīng)提出類似觀點(diǎn),但1600年他被燒死了?!胺ňW(wǎng)恢恢”,對伽利略的審判同樣也逃不掉。1633年的羅馬,這位老人在判決書上服輸簽字,卻仍然不甘心地宣布“可地球的確在轉(zhuǎn)動”。
此后的數(shù)百年內(nèi),無數(shù)新發(fā)現(xiàn)完善了先哲們的猜想:恒星是宇宙中常見的天體,由氫原子核聚合成氦原子核的聚變反應(yīng)源源不斷地發(fā)射熱量,如果行星在一個(gè)恰好的軌道上,接收不冷不熱的太陽能,它有可能會產(chǎn)生生命;恒星的壽命如果耗盡,行星也會隨之冷卻。
這就是地球在太陽系中現(xiàn)在的樣子,和未來注定的命運(yùn)。
從膨脹到氦閃
好在這切離得太遠(yuǎn)。太陽在50~70億年內(nèi)都不會變得狂暴,而是春風(fēng)化雨般地將能量輻射到地球,這個(gè)時(shí)期被稱為主序期。但在《流浪地球》的原著中,太陽的大限提前到來了:太陽逐漸離開主序期,甚至即將發(fā)生氦閃,吞沒地球。
氦閃過后的氦核繼續(xù)燃燒,在經(jīng)歷第二次巨星化后,剩下的內(nèi)核會形成超高密度的白矮星,白矮星徹底熄滅又成為黑矮星,太陽的光輝終于不復(fù)存在,那是更遙遠(yuǎn)的事了。
但不要忘了,在氦閃發(fā)生之前,紅巨星太陽就已經(jīng)膨脹到穿過水星、金星,接著就把地球也吞噬進(jìn)去了。
而作為地球上脆弱的有機(jī)體,我們甚至可能連這個(gè)被吞噬的過程都等不到:比吞噬還早一些的,是太陽會變得越來越亮。由于太陽的膨脹,未來每10億年左右,陽光的亮度都將增強(qiáng)10%,假如這個(gè)速率一直保持下去,可能我們還沒等到太陽球體到達(dá)地球的位置,地球的大陸就已經(jīng)變得灼熱無比,海水成為鹽池。也許嗜鹽菌能活下來,但人類消耗光殘余的地下水之后,是絕無辦法在這地球上生存了。
因此,在電影《流浪地球》中,將原著的氦閃危機(jī)修改為“太陽加速膨脹老化,地球面臨被吞沒的滅頂之災(zāi)”,可謂更加科學(xué)了。地球和人類就此踏上預(yù)計(jì)長達(dá)2500年的宇宙流浪之旅。
氦閃
氦閃現(xiàn)象和太陽的演化機(jī)制有關(guān)。太陽核心區(qū)域的氫元素聚變殆盡之后,產(chǎn)物就是外圍形成的一個(gè)空殼的黯淡氦核。氦核內(nèi)部,氫在繼續(xù)聚變?nèi)紵缓ず送獠?,太陽卻在繼續(xù)膨脹。膨脹的結(jié)果就是太陽的外圍逐漸冷卻,由炙熱的黃色變?yōu)榧t色,成為一顆紅巨星。同時(shí),氦核內(nèi)的溫度不斷升高,最終會輪到氦元素也可以發(fā)生聚變的程度,氦核聚變成碳核,碳核與氦核聚變成氧核,這種核聚變反應(yīng)就像引爆了一個(gè)巨大的氦彈,就是所謂的“氦閃”。
亂世篇:流浪的難度
即便我們能夠造出推動地球的行星發(fā)動機(jī),仍然有兩個(gè)天體使我們覺得故土難離,近行更怯。
太陽:進(jìn)憂退亦憂
我們拖著地球離開并不是討厭太陽,畢竟我們放棄太陽就是為了尋找一個(gè)新太陽嘛。
把地球從太陽身邊拿走所需要的能量不難計(jì)算,它就是太陽維系地球所消耗的能量。但問題是,一旦離開太陽,我們的紫外線、紅外線等輻射也就沒了。
地球是一個(gè)大型開放系統(tǒng),地球所要耗散的能量全部都來源于太陽的核聚變。地球上繁多的生命逆熵而行,組成秩序井然的有機(jī)體和生態(tài)系統(tǒng),也正是靠消耗太陽輻射來的能量。假如離開太陽,我們只能靠地?zé)嵩诘叵律?,地球表面會變成一片冰川?/p>
另外,太陽還塑造了地球物質(zhì)循環(huán)的基本骨架。離開太陽,并不是生態(tài)圈被傷及皮毛那么簡單,整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都要推翻重來。
并且,就目前的科技發(fā)展水平而言,影片中出現(xiàn)的那些汽車、飛行器等交通運(yùn)輸工具,在極端寒冷的情況下根本難以發(fā)動。如果地球大氣層在搬運(yùn)途中逐漸消耗,空氣變得稀薄,那么汽油、柴油等燃料會變得像是黏稠的膠質(zhì),根本沒有足夠的氧氣去點(diǎn)燃。
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你經(jīng)歷過蘋果手機(jī)在零下溫度時(shí),明明有37%的電,突然一下就自動關(guān)機(jī)的尷尬嗎?你經(jīng)歷過手機(jī)明明電量充沛,但在大冬天里剛摸出口袋就只剩20%的電的無奈嗎?我們只能期望它在流浪地球計(jì)劃啟動那年能堅(jiān)持得久一點(diǎn)。
木星:牛頓饒過誰
電影中的地球在經(jīng)過木星時(shí),被木星強(qiáng)大的引力吸走,不僅大氣層被吸走,連地球本體也面臨分崩離析。木星大紅斑像梵高畫成的眼睛一樣,浮現(xiàn)在地球上空的電影畫面,相信大家印象深刻。
其實(shí),木星與地球之間的愛恨情仇早在太陽系形成初期就已經(jīng)開始了。由于引力的作用,這顆巨行星將飛向地球和火星的天體碎片、隕石甚至小行星等物全都集火到自己身上。
當(dāng)然,也有人認(rèn)為木星把本不該進(jìn)入這個(gè)范圍內(nèi)的物體也吸引了過來。但總體來看,木星仍然是地球生命形成的一個(gè)重要肉盾(另一個(gè)是衛(wèi)星——月球)。
并且,如果木星太大,那么地球可能會被木星吸走。如果火星太小,那么地球被擊毀的可能性又會增加。
這正是木星的貢獻(xiàn)。試想我們拖動地球在宇宙間航行,沒有了木星在
旁“拉仇恨”,那可真的要?dú)v經(jīng)無數(shù)次的沖鋒陷陣才行了。光是太陽系外圍的柯伊伯帶就有著無數(shù)小行星,如果不能繞開那地方,那跟闖鬼門關(guān)也沒什么區(qū)別。
望鄉(xiāng)篇:流浪之外的其他可能
《流浪地球》提出的自救方案無疑是一個(gè)極端化的思維實(shí)驗(yàn),就好像一個(gè)人頭疼就把他頭砍掉,這在文學(xué)創(chuàng)作里當(dāng)然是偉大的想象,但現(xiàn)實(shí)中我們往往會嘗試更多預(yù)案。于是這里就有了個(gè)更極端的想法——把木星變成另一個(gè)太陽!
電影中父子望向木星的戲份賺足眼淚,也讓我們知道木星其實(shí)是一個(gè)很棒的能量源。它和太陽一樣,里面也充滿了氫元素,只是它不夠巨大,自身引力不足,所以核心壓力不足以發(fā)生太陽那種強(qiáng)勁的熱核聚變反應(yīng)。從這個(gè)意義上說,類木行星也只是一個(gè)小到?jīng)]法燃燒的太陽而已,它至少得比現(xiàn)在大八倍,才能成功引燃自己。
那么如果在逃過太陽膨脹半徑的前提下,把充滿氫氣的木星改造一番,是不是也可以帶上這個(gè)微型太陽出發(fā)?
這個(gè)腦洞在歷史上有很高的呼聲,解決方案也有很多(反正吹牛不用上稅)。最簡單的方案是增加質(zhì)量,比如在木星里投放微型的黑洞,不過黑洞的體量要不大不小,以防止其增長,吞噬整個(gè)木星。但是人類如果真的可以操縱這樣的小黑洞,那么太陽膨脹沒準(zhǔn)也不是什么難事了。
我們還可以往木星里投放氫彈,相當(dāng)于給炸藥包安插引線。但木星的體量又過于巨大,僅僅那只巨眼就比地球還要大,投放多少才能引起木星的巨震呢?
看來,我們現(xiàn)在對木星內(nèi)部的核聚變還是束手無策。但是有證據(jù)顯示,木星的內(nèi)部已經(jīng)存在熱輻射源?;蛟S,我們可以把木星已有的輻射好好利用一下。
20世紀(jì)60年代,物理學(xué)家弗里曼·戴森首先提出了“戴森球”的概念,他的設(shè)想本來是對太陽下手的。他提出可以在太陽周圍建造一個(gè)球體外殼,完全把太陽包裹起來,這樣太陽的輻射能就會更高效地被球殼捕獲,人類甚至可以住在球殼里。
在木星建造行星級戴森球,總比在太陽周圍建造恒星級戴森球要容易。建造戴森球的材料,可以從地球和火星取材。假如木星這團(tuán)黯淡的炭火有了這么一個(gè)暖爐外殼,我們就可以帶著它去旅行,再也不怕受凍。等到達(dá)合適的目的地,或者技術(shù)又出現(xiàn)突破的時(shí)候,我們可以把殼拆掉,繼續(xù)琢磨把木星變成恒星的計(jì)劃。
到了那時(shí),我們甚至需要拋棄地球,流浪地球徹底變成流浪木星——如果你是一個(gè)人在黑暗、寒冷的野外流浪,你是會選擇拼死守護(hù)一炬火焰,還是會選擇背負(fù)一座蝸殼前行呢?