Ⅰ 流浪地球中的物理知識有哪些
《流浪地球》中的物理知識如下:
1、「有一天,新聞報道海在融化,於是我們全家又到海邊去。」這里所說的「融化」,是物態變化中的,是一個熱的過程。
2、《流浪地球》中地球要通過行星推進器加速才能從太陽系脫離出去,甚至還要藉助木星的引力加速,電影的災難也就是在靠近木星時發生的。這是因為在太空沒有摩擦力,物體運動不能像在地球上一樣說走就走,只能利用向心力和相互作用力實現加減速或者變軌。速度越大,就能夠離中心天體越遠!
3、引力彈弓效應在探測器飛行中被廣泛使用,通常被當做一種節省能源的加速方式,旅行者一號就是利用木星和土星兩次引力加速,才得以逃出太陽系。
4、計算地球停止自轉需要時間,加速到第三宇宙速度的時間。
5、失重:物體在引力場中自由運動時有質量而不表現重量或重量較小的一種狀態,又稱零重力。失重有時泛指零重力和微重力環境。確切地講,當加速度豎直向下時為失重狀態。
Ⅱ 流浪地球月球坍縮原理
流浪地球故事的大背景是太陽氦閃將提前到400年內發生。
天體物理相關內容
太陽氦閃
我們知道太陽的發光發熱實際上是由於氫元素的核聚變。太陽3/4的質量由氫構成,兩個氫原子聚變成一個氦原子,損失一定質量的同時,釋放出巨大的能量,如果從恆星演化的過程上看,太陽目前處在主序帶上的年齡大約是45(46)億年,俗稱壯年期。這個階段是氫到氦的聚變,在等約50億年後,太陽步入老年期,氦核心因引力收縮而變熱,而溫度上升時氫的核聚變加速,溫度進一步上升,形成正反饋;當核心溫度達到1億K時,氦原子聚變將開始發生。氦燃燒生成碳,溫度更高,熱失控的氦聚變將導致氦閃,釋放出的巨大能量,使太陽核心大幅度膨脹,這就是太陽氦閃。老年前的太陽在極高溫度下氦燃燒的過程,原著寫道,天體物理學家發現太陽內部氫轉化為氦的速度突然加快,發射了上萬個探測器穿過太陽,建立了完整的數學模型後計算表明,太陽的演化已向主外星序外偏移。氦元素的聚變將在很短的時間內傳遍整個太陽內部,由此產生一次叫氦閃的劇烈爆炸,太陽將變成一顆巨大但暗淡的紅巨星,地球將在太陽內部運行。事實上在這之前的氦閃爆發中,地球就已被氣化了。當然現實里估計人類都滅絕了,也等不到太陽氦閃的那一天。
劉慈欣並沒有改變太陽進化的方向,只是假設這個過程將在400年內發生。
除了太陽氦閃,《流浪地球》里還有許多與核聚變相關的東西。比如,書里設定行星發動機採用岩石作為燃料用。採用重元素核聚變,簡稱燒石頭。離開木星後,地球發動機將不停加速500年,而亞洲大陸上一半的山脈用作燃料消耗掉,還有作為《流浪地球2》核心故事的點爆月計劃,本質上是人工觸發的一次月球核聚變,通過相控陣的方式在月球表面的一小塊區域布置核彈,讓核彈爆炸的能量聚焦在一個點上,去觸發月球核聚變的鏈式反應。
相控陣
現實中相控陣通常是指天線陣列通過適當的相位關系,讓來自不同發射端的電磁波在期望方向上疊加形成波束,同時抑制非期望方向上的輻射。
再做個不恰當的類比,雙縫干涉實驗,一束光在雙縫後,有的地方形成了波峰,有的地方形成了波谷,這是相位的疊加和抵消。同理,我們可以通過精確的列陣控制和波形調制讓多個電磁波在同一點疊加,因此在月球表面布置核彈需要位置精確。
聽起來通過相控陣觸發月球核聚變是有了一些可能性了。現實里的確存在通過核裂變的方式來觸發核聚變的實驗,但核爆產生的熱量能否通過相控陣的方式聚焦,這個就不能細想,是科幻作品的幻想所在了。
月球坍縮
還可以注意一下,電影里提到通過月球核聚變是希望引起月球坍縮的。
讓月球核爆其實是相當於點燃月球,成為了一顆像太陽一樣,通過聚變發光發熱的天體。這樣一顆火球如果撞向地球,結果也應該是全部玩完的。
因此電影里的假設是月球聚變發光,失去能量,內部的引力加強造成坍縮。
天體物理中的坍縮,是指恆星在某些條件下引力非常大,大到戰勝維持物質形態的斥力達到能夠破壞原子結構的程度,原子解體變成電子、中子、質子,電子和質子又結合成中子。
如果引力不夠,破壞中子結構會形成中子星,這是一些恆星演化的歸宿。
如果引力大到能夠破壞中子結構,中子再繼續坍縮,這樣做就等於構成月球的物質不復存在了,自然就不會和地球相撞了。
但這個設定也不能太細想,因為坍縮的盡頭引力無限增大,大到燈光也無法逃離的時候,那形成的是什麼呢?是一個黑洞了。當然電影同時也基本上忽略了離地球如此近的月球核爆會對地球造成什麼影響,感覺並不會比月球炸成碎片後撞擊地球的影響小。
潮汐
電影里月球沖向地球,以及地球停止自轉,引起災難的主要途徑是潮汐異常引發的大洪水。
潮汐現象是地月引力主導作用的結果,月球與海水之間的引力大小受距離的影響,月球表面各點離月球的遠近不同,正對月球的地方收到的引力大,海水向外膨脹,而背對月球的地方引力小,離心力變態,海水在離心力的作用下也向外膨脹,也會出現漲潮,所以一天之內地球有兩次漲潮,海邊生活的同學估計知道這個吧。
當地球自轉停止,並且月球不斷靠近的時候,海水被大量吸引到面對月球的這一面,因此我們看到的電影里的巨大的洪水和被洪水淹沒的北京城;再等到地球發動機點燃,地球開始加速的時候,又會再一次改變潮汐的方向,所以出現了《流浪地球1》離廣大的華北地區和上海重新露出海面,也是可能的。
洛希極限
洛希極限這個詞在電影里被反復提及,實際上是指圍繞行星的衛星所受到行星引力和衛星自身物質引力相等的時候的那個極限距離。
當兩者的距離比洛希極限要小的時候,在衛星上受到行星產生的引力要大於衛星自身的引力了,簡單來說就是衛星無法維持住自身的物質將被行星的吸引撕裂,也就是月球將解體。
電影里還假設地月距離突破洛希極限後,地球也同時會被引力撕裂。
地球發動機
電影里的地球發動機分為兩種,一種是用於停止地球自轉的赤道發動機,另一種是提供推力的。
這里和原著有所不同,原著里的地球發動機只能建造在亞洲和美洲兩塊超大型的陸地上,因為其他的大陸根本無法承載地球發動機所產生的巨大推力,陸地會破碎,所以並沒有環赤道的發動機。沒有赤道發動機,想要停下地球自轉其實也很簡單,只要控制發動機噴出的方向與地球自轉方向相反就可以了,不需要建設環赤道一圈的發動機。
信息技術相關部分
根伺服器
電影最後一個懸念放在了重啟互聯網,確切的說,是對在北京的根伺服器重啟上。
與我職業相關就多說兩句,所謂互聯網,本質上是一系列公認的協議,大家都按照這個規則來發布或者接收信息,所以是不需要集中部署的。但在眾多的網路協議中有一個是例外,那就是DNS協議。簡單來說,這個協議就是負責把域名翻譯成對應的IP地址,這個過程被稱為DNS解析。
DNS系統的確是需要一個根的。所有域名的信息必須能夠追溯到統一的源頭,即來自根伺服器的授權。DNS系統為樹狀結構,根伺服器授權了幾台伺服器.com域的解析權利,.com域的伺服器再授權給國內網路公司的幾台伺服器Bai.com域的解析權利,那麼網路就可以控制當用戶訪問www.Bai.com的時候能夠對應解析到自家的伺服器IP地址。
所以如果北京的伺服器的確是根伺服器的話,它不啟動,全球互聯網的確是沒法工作的,在假設緩存全部失效的情況下。
當然現實里的DNS根伺服器在美國,我國只有他的鏡像。
電影里關於根伺服器的位置其實並不合理,可能是為了展現水下北京的奇觀,那個互聯網中心離鳥巢非常的近。實際上大型的機房是不可能建設在一個城市的中心的。一個大型的數據中心所需要的面積,水冷、風冷和巨大的能耗都是一個寸土寸金的城市所無法滿足的。
量子計算機
電影里量子計算機只有一個手提箱,那麼大可以單人搬運箱子。計算機為何能夠在如此小的體積上提供那麼大的算力呢?
我們現在用的傳統計算機是通過集成電路的通斷來表示0和1。
一個電子比特,非0即1,不存在中間狀態;然而一個量子比特,在你不觀測它的時候,是可以處在基態和激發態中的疊加態的,像薛定諤的貓一樣,既死又活,只要滿足基態的概率整幅和激發態的概率整幅平方和為1,這樣一個量子比特就可以有無窮多種可能,而不是像一個電子比特只能有兩種狀態。
所以理論上,只要一位量子比特就可以儲存大量的信息。如果增加比特的位數,對於傳統計算機來說,一個n位的計算器有2的n次方種狀態,而對於n個量子比特來說則是2的n次方個基態之上的疊加態。如果要簡單理解,可以認為量子計算機對於集成電路計算機來說,就是升維了。
現實中量子計算機是已經存在的,但是並不可能像電影里一樣單人攜帶。因為要保持粒子處在量子態,粒子雖然非常小,量子計算機所需要的量子位也很少,但是用於保持粒子量子態的設備,比如接近絕對零度的極低溫,這樣的環境是不可能在一個手提箱大小里實現的。
數字生命
電影里設定人的信息被記錄後,通過量子計算機強大的算力不斷疊代,產生了自主意識,並且量子計算機本身也產生了自主意識,還給人類製造了一系列的危機。
現實里雖然人工智慧下棋,已經下映了柯潔,但是關於意識,人類依然知之甚少,無法描述機器人產生自主意識。人類意識數字化也並不是什麼新鮮的命題了,但已經極大偏離了當前科學進展的范疇,是科學尚未建立起來的領域。這一點應該是整個流浪地球系列電影里完全獨創並且最接近幻想的。
我想多說兩句,大劉的作品,包括流浪地球和三體在內,有個顯著的特徵,就是他的假設,通常是具有普通人可理解的科學依據的,對於幻想部分的嚴格控制,可能是某個特定的情況,可能是當前理論的進一步擴展,是一種我很節制的幻想。比如三體星說處的狀態是嚴格符合物理規律的。流浪地球里太陽氦閃也只是太陽演化的提前到來。
但是數字生命以及與人類意識相關的東西,當前並無公認的理論基礎,讓很硬的科幻有些變味了。
我對電影引入這一系列概念還是有所保留的。或許有人認為數字生命拯救人類,這是電影的浪漫所在;但在我看來,人類通過地球
Ⅲ 電影《流浪地球》中存在哪些在物理學上說不通的地方
如果是硬科幻的,最好不要違反物理原理。工程法則可以放棄。
Ⅳ 流浪地球中的BUG:地球已經不再自轉,流浪還有什麼用
我們大多數人都經歷過搬家,拿走自己的東西就好了,沒見過還要把房子一起搬走的。流浪地球就犯了一個這樣的錯誤。一旦離開了太陽系的穩定環境,地球就將一文不值。當太陽面臨氦閃的時候,人類竟然還主動讓地球停止了自轉。
一個不再自轉的地球,幾乎已經生命繼續生存的可能性。因為地球已經不再具備磁場了。地球磁場的存在,對於地球生命可以說至關重要。得益於地球的液態熔融核心,當地球自轉的時候,一個簡單的發電機原理出現了,地球磁場因此而誕生。
地球磁場一旦消失,地球上的大氣層將會很快消散。來自宇宙的致命射線也將光顧地球,太陽的劇烈活動產生的太陽風,會直接來到地球的表面,將地球變成一個不毛之地。這顆已經失去利用價值的星球,人類為什麼還要帶著它「流浪」呢?
流浪地球就是一個這么不靠譜的科幻作品,只想前因,不想後果。但是這部作品在國內的火爆程度,也是非常罕見的,這足見我們的科幻文學到底有多匱乏。還是舉一個例子吧,利用發動機停止地球自轉的「神操作」。
地球是一顆質量巨大的行星,想要停止地球自轉坦克容易。在流浪地球中,人類利用無數個行星發動機,給予地球反方向的作用力,讓地球停止了自轉,即便是最深諳物理學知識的人,都不知道這究竟需要多麼龐大的能量。
在地球自轉停止的那一剎那,地球將因為慣性迎來一場災變,全世界各地都將發生海嘯,地震和火山噴發也將司空見慣,估計地球停轉帶來的災難,已經夠讓人類喝一壺了。所以看到流浪地球這個名字,估計很多人就棄劇了,包括我在內。
大家怎麼看?
Ⅳ 在物理學的角度去分析《流浪地球》中點燃木星推離地球的情節是否合理
這個問題對普通大眾來說著實有些難度
我用我高考水平的基礎科學素養聊幾個吧,不喜勿噴哈
6.氣溫爭議:有人提出氣溫與紅巨星太陽宜居帶的bug(在其他問題里有人說木星旁邊可能是宜居帶,我不細講),我覺得畢竟大氣稀薄了 地球還有一面永夜的低溫空氣 發動機也會發熱,各種此消彼長,電影里愛說多少度是多少度,誰也算不清,你說人家零下80度太低或太高不合理,好像有點吹毛求疵了。
最後我想說,歡迎指教 哈哈
Ⅵ 吳京主演的電影《流浪地球》中,有哪些物理錯誤
存在一些物理學上的錯誤,我們一一列舉。
《流浪地球》剛上映就去電影院看了,沒出乎意料,因為期待很高,但《流浪地球》達到了極高標准,有過之而無不及。
電影中有這樣的場景,地球即將撞上木星,人類到最危險的時刻了,地底居民趁亂搶劫;部分人類為未來犧牲自己,爭取希望的時候,卻無人響應;災難到來時,聯合政府放棄了人類,讓他們等死。在災難面前,與聯合政府的態度形成鮮明對的是,總有部分人類不放希望,犧牲自己。這也是星球偉大的原因。《三體》中說:“我們是陰溝的蟲子,還是有人仰望星空。”,所以,對於《流浪地球》,我們應該還是持贊賞態度的。
Ⅶ 流浪地球的BUG:地球已經離開太陽,人類怎麼種植糧食
人類帶著地球在宇宙中流浪,這實在是一個讓人心碎的創意。但《流浪地球》畢竟還是最火的國產科幻影片。這部科幻作品的最大漏洞,就是只解決了眼前的問題,從不想後果如何。難道所有的科幻小說都是如此嗎?
舉一個簡單的例子,地球在失去太陽之後,實際上已經變成了一顆被冰封的星球,地表不存在任何動物存活的跡象,自然也包括各種植物。這么一顆被冰封的地球,人類只能活在地下城市裡,但人類畢竟是一種動物,需要吃喝拉撒,那人類該怎麼種植糧食,飼養牛羊呢?這似乎涉及到一個基本的問題,那就是人類在太空殖民的食物來源。
雖然地球是人類的母星,但在宇宙中流浪的地球,其實跟外星殖民的條件差不多。生活在地下城市中的人類,也要面臨巨大的糧食需求,如何種植它們,將是一個巨大的難題。我們這里並不討論這個所謂的地下城市,需要多麼大的物資投入才能滿足幾十億人口的需要。按照流浪地球中的設定,彼時地球上的人類數量早已經銳減了。
只有在這種情況下,地下城內有限的種植業和畜牧業才能滿足人類所需。在地下城市的有限空間里,人類可以利用核聚變技術打造「人造太陽」。賦予地下城內的植物光和熱量,再加上人工配備的營養液,足以實現植物的無土栽培。地下可沒有人類發展種植業所需的肥沃土壤,只有無土栽培才能滿足需求。
至於畜牧業,在地下城內養牛羊實在是負擔太大,但好在我們還有細胞肉可以培育,這是一種在實驗室長大的肉塊,也是目前人類的朝陽產業。詳細到時候的人類早已經習慣了細胞肉。然而,這一切的前提都要建立在人口銳減的基礎上,想要在地下城內養活100億人口,那是不可能的事情。而人口銳減帶來的勞動力缺失,只能利用機器人來彌補。
只是這樣的流浪生活,是人類所嚮往的未來嗎?
Ⅷ 《流浪地球》中,地球被木星引力捕獲,為什麼對地表的人沒有影響
眾所周知,引力和木星的二次方成反比。
這張圖接近地球和木星的最近距離。假定這張圖中,地球、木星的質心在同一平面上,我們以此為基礎做一個估算(其實應該看的出地球距離木星更遠一些,木星的距離只會更大,估算結果只會更小)。
木星到地表的距離大約是木星直徑的0.6倍,也就是說地球到木星的質心是木星的直徑的1.1倍,合:142984*1.1km=157282km。
是地球半徑的157282km/6371km=24.69倍
木星的之戀是地球的318倍,而距離是地球的24.69倍,則引力是地球的0.52倍。
也就是說,木星可以抵消地球一半的引力,所以樓主的判斷有一定的合理性。
但是,需要注意的是,因為角度的問題,地球的距離其實比木星更遠,實際的數值一定比這個0.5倍來的更小。而且如果有木星引力有地球的50%,那引潮力已經可以引起地殼的劇烈變動,已經不要去指望救地球了,必定是各處熔岩泛濫。再者,月球的引力只有地球的六分之一,這個數值也打不掉月球表面的效果。
綜上我個人觀點是,樓主考慮的點是合理的,但是主觀判斷成分有一些過。而電影沒有就此特別處理,也算符合事實,不算特別的硬傷。
PS 評樓上網友「憤怒的小小剛」的評論「導演多說了一句木星引力增強,畫蛇添足了」。
這一點在知乎上看到一個很不錯的說法。
基礎1:木星是氣態行星,不是剛體,如果出現地球這樣不小的擾動,其內部結構也是會發生變化的。
基礎2:飛掠木星是為了引力加速,而且木星的進木點越小,引力加速效果越大。所以為了盡可能的節省能源,人類選擇了盡可能近的飛掠木星。
然而,由於人類對木星結構了解不夠透徹,對於地球飛掠木星時產生的形變估計不足,因而產生了擾動的導致引力和預算值的差異,引起了地殼的變動導致發動機大量停機。而沒有在進木點足夠的速度,就會導致軌道差異無法飛掠木星。當然,具體的數值要對上恐怕也有難度(畢竟地球發動機那點加速度也不夠看的,木星形變恐怕已經不是電影里的近似橢圓了),但是在科幻小說里這樣已經算自圓其說了。
當然,這位朋友用叛軍來解釋也不是不可以,我相信這部總體還是很精緻的片子的導演也一定考慮過。可能是為了不讓劇情拖沓,只是從各種細節暗示叛軍,而沒有直接引入。
PPS 電影最大的bug是地球這點氧氣根本到不了木星的爆炸極限,就算地球上氧氣和氫氣混合全部的燃燒熱,也只能給地球1m/s的速度變數,根本不夠看的。
小bug有,為了藝術效果,電影里的木星和地球的角度關系是亂的。地球表面已經被冰封了,哪來的熱帶氣旋(看樣子至少C4級別)。
至於取景的一些小bug就不去計較了(比如有一幕裡面本來沒有一本書,下一幕里多了一本書)。