Ⅰ 流浪地球中的物理知识有哪些
《流浪地球》中的物理知识如下:
1、“有一天,新闻报道海在融化,于是我们全家又到海边去。”这里所说的“融化”,是物态变化中的,是一个热的过程。
2、《流浪地球》中地球要通过行星推进器加速才能从太阳系脱离出去,甚至还要借助木星的引力加速,电影的灾难也就是在靠近木星时发生的。这是因为在太空没有摩擦力,物体运动不能像在地球上一样说走就走,只能利用向心力和相互作用力实现加减速或者变轨。速度越大,就能够离中心天体越远!
3、引力弹弓效应在探测器飞行中被广泛使用,通常被当做一种节省能源的加速方式,旅行者一号就是利用木星和土星两次引力加速,才得以逃出太阳系。
4、计算地球停止自转需要时间,加速到第三宇宙速度的时间。
5、失重:物体在引力场中自由运动时有质量而不表现重量或重量较小的一种状态,又称零重力。失重有时泛指零重力和微重力环境。确切地讲,当加速度竖直向下时为失重状态。
Ⅱ 流浪地球月球坍缩原理
流浪地球故事的大背景是太阳氦闪将提前到400年内发生。
天体物理相关内容
太阳氦闪
我们知道太阳的发光发热实际上是由于氢元素的核聚变。太阳3/4的质量由氢构成,两个氢原子聚变成一个氦原子,损失一定质量的同时,释放出巨大的能量,如果从恒星演化的过程上看,太阳目前处在主序带上的年龄大约是45(46)亿年,俗称壮年期。这个阶段是氢到氦的聚变,在等约50亿年后,太阳步入老年期,氦核心因引力收缩而变热,而温度上升时氢的核聚变加速,温度进一步上升,形成正反馈;当核心温度达到1亿K时,氦原子聚变将开始发生。氦燃烧生成碳,温度更高,热失控的氦聚变将导致氦闪,释放出的巨大能量,使太阳核心大幅度膨胀,这就是太阳氦闪。老年前的太阳在极高温度下氦燃烧的过程,原着写道,天体物理学家发现太阳内部氢转化为氦的速度突然加快,发射了上万个探测器穿过太阳,建立了完整的数学模型后计算表明,太阳的演化已向主外星序外偏移。氦元素的聚变将在很短的时间内传遍整个太阳内部,由此产生一次叫氦闪的剧烈爆炸,太阳将变成一颗巨大但暗淡的红巨星,地球将在太阳内部运行。事实上在这之前的氦闪爆发中,地球就已被气化了。当然现实里估计人类都灭绝了,也等不到太阳氦闪的那一天。
刘慈欣并没有改变太阳进化的方向,只是假设这个过程将在400年内发生。
除了太阳氦闪,《流浪地球》里还有许多与核聚变相关的东西。比如,书里设定行星发动机采用岩石作为燃料用。采用重元素核聚变,简称烧石头。离开木星后,地球发动机将不停加速500年,而亚洲大陆上一半的山脉用作燃料消耗掉,还有作为《流浪地球2》核心故事的点爆月计划,本质上是人工触发的一次月球核聚变,通过相控阵的方式在月球表面的一小块区域布置核弹,让核弹爆炸的能量聚焦在一个点上,去触发月球核聚变的链式反应。
相控阵
现实中相控阵通常是指天线阵列通过适当的相位关系,让来自不同发射端的电磁波在期望方向上叠加形成波束,同时抑制非期望方向上的辐射。
再做个不恰当的类比,双缝干涉实验,一束光在双缝后,有的地方形成了波峰,有的地方形成了波谷,这是相位的叠加和抵消。同理,我们可以通过精确的列阵控制和波形调制让多个电磁波在同一点叠加,因此在月球表面布置核弹需要位置精确。
听起来通过相控阵触发月球核聚变是有了一些可能性了。现实里的确存在通过核裂变的方式来触发核聚变的实验,但核爆产生的热量能否通过相控阵的方式聚焦,这个就不能细想,是科幻作品的幻想所在了。
月球坍缩
还可以注意一下,电影里提到通过月球核聚变是希望引起月球坍缩的。
让月球核爆其实是相当于点燃月球,成为了一颗像太阳一样,通过聚变发光发热的天体。这样一颗火球如果撞向地球,结果也应该是全部玩完的。
因此电影里的假设是月球聚变发光,失去能量,内部的引力加强造成坍缩。
天体物理中的坍缩,是指恒星在某些条件下引力非常大,大到战胜维持物质形态的斥力达到能够破坏原子结构的程度,原子解体变成电子、中子、质子,电子和质子又结合成中子。
如果引力不够,破坏中子结构会形成中子星,这是一些恒星演化的归宿。
如果引力大到能够破坏中子结构,中子再继续坍缩,这样做就等于构成月球的物质不复存在了,自然就不会和地球相撞了。
但这个设定也不能太细想,因为坍缩的尽头引力无限增大,大到灯光也无法逃离的时候,那形成的是什么呢?是一个黑洞了。当然电影同时也基本上忽略了离地球如此近的月球核爆会对地球造成什么影响,感觉并不会比月球炸成碎片后撞击地球的影响小。
潮汐
电影里月球冲向地球,以及地球停止自转,引起灾难的主要途径是潮汐异常引发的大洪水。
潮汐现象是地月引力主导作用的结果,月球与海水之间的引力大小受距离的影响,月球表面各点离月球的远近不同,正对月球的地方收到的引力大,海水向外膨胀,而背对月球的地方引力小,离心力变态,海水在离心力的作用下也向外膨胀,也会出现涨潮,所以一天之内地球有两次涨潮,海边生活的同学估计知道这个吧。
当地球自转停止,并且月球不断靠近的时候,海水被大量吸引到面对月球的这一面,因此我们看到的电影里的巨大的洪水和被洪水淹没的北京城;再等到地球发动机点燃,地球开始加速的时候,又会再一次改变潮汐的方向,所以出现了《流浪地球1》离广大的华北地区和上海重新露出海面,也是可能的。
洛希极限
洛希极限这个词在电影里被反复提及,实际上是指围绕行星的卫星所受到行星引力和卫星自身物质引力相等的时候的那个极限距离。
当两者的距离比洛希极限要小的时候,在卫星上受到行星产生的引力要大于卫星自身的引力了,简单来说就是卫星无法维持住自身的物质将被行星的吸引撕裂,也就是月球将解体。
电影里还假设地月距离突破洛希极限后,地球也同时会被引力撕裂。
地球发动机
电影里的地球发动机分为两种,一种是用于停止地球自转的赤道发动机,另一种是提供推力的。
这里和原着有所不同,原着里的地球发动机只能建造在亚洲和美洲两块超大型的陆地上,因为其他的大陆根本无法承载地球发动机所产生的巨大推力,陆地会破碎,所以并没有环赤道的发动机。没有赤道发动机,想要停下地球自转其实也很简单,只要控制发动机喷出的方向与地球自转方向相反就可以了,不需要建设环赤道一圈的发动机。
信息技术相关部分
根服务器
电影最后一个悬念放在了重启互联网,确切的说,是对在北京的根服务器重启上。
与我职业相关就多说两句,所谓互联网,本质上是一系列公认的协议,大家都按照这个规则来发布或者接收信息,所以是不需要集中部署的。但在众多的网络协议中有一个是例外,那就是DNS协议。简单来说,这个协议就是负责把域名翻译成对应的IP地址,这个过程被称为DNS解析。
DNS系统的确是需要一个根的。所有域名的信息必须能够追溯到统一的源头,即来自根服务器的授权。DNS系统为树状结构,根服务器授权了几台服务器.com域的解析权利,.com域的服务器再授权给国内网络公司的几台服务器Bai.com域的解析权利,那么网络就可以控制当用户访问www.Bai.com的时候能够对应解析到自家的服务器IP地址。
所以如果北京的服务器的确是根服务器的话,它不启动,全球互联网的确是没法工作的,在假设缓存全部失效的情况下。
当然现实里的DNS根服务器在美国,我国只有他的镜像。
电影里关于根服务器的位置其实并不合理,可能是为了展现水下北京的奇观,那个互联网中心离鸟巢非常的近。实际上大型的机房是不可能建设在一个城市的中心的。一个大型的数据中心所需要的面积,水冷、风冷和巨大的能耗都是一个寸土寸金的城市所无法满足的。
量子计算机
电影里量子计算机只有一个手提箱,那么大可以单人搬运箱子。计算机为何能够在如此小的体积上提供那么大的算力呢?
我们现在用的传统计算机是通过集成电路的通断来表示0和1。
一个电子比特,非0即1,不存在中间状态;然而一个量子比特,在你不观测它的时候,是可以处在基态和激发态中的叠加态的,像薛定谔的猫一样,既死又活,只要满足基态的概率整幅和激发态的概率整幅平方和为1,这样一个量子比特就可以有无穷多种可能,而不是像一个电子比特只能有两种状态。
所以理论上,只要一位量子比特就可以储存大量的信息。如果增加比特的位数,对于传统计算机来说,一个n位的计算器有2的n次方种状态,而对于n个量子比特来说则是2的n次方个基态之上的叠加态。如果要简单理解,可以认为量子计算机对于集成电路计算机来说,就是升维了。
现实中量子计算机是已经存在的,但是并不可能像电影里一样单人携带。因为要保持粒子处在量子态,粒子虽然非常小,量子计算机所需要的量子位也很少,但是用于保持粒子量子态的设备,比如接近绝对零度的极低温,这样的环境是不可能在一个手提箱大小里实现的。
数字生命
电影里设定人的信息被记录后,通过量子计算机强大的算力不断叠代,产生了自主意识,并且量子计算机本身也产生了自主意识,还给人类制造了一系列的危机。
现实里虽然人工智能下棋,已经下映了柯洁,但是关于意识,人类依然知之甚少,无法描述机器人产生自主意识。人类意识数字化也并不是什么新鲜的命题了,但已经极大偏离了当前科学进展的范畴,是科学尚未建立起来的领域。这一点应该是整个流浪地球系列电影里完全独创并且最接近幻想的。
我想多说两句,大刘的作品,包括流浪地球和三体在内,有个显着的特征,就是他的假设,通常是具有普通人可理解的科学依据的,对于幻想部分的严格控制,可能是某个特定的情况,可能是当前理论的进一步扩展,是一种我很节制的幻想。比如三体星说处的状态是严格符合物理规律的。流浪地球里太阳氦闪也只是太阳演化的提前到来。
但是数字生命以及与人类意识相关的东西,当前并无公认的理论基础,让很硬的科幻有些变味了。
我对电影引入这一系列概念还是有所保留的。或许有人认为数字生命拯救人类,这是电影的浪漫所在;但在我看来,人类通过地球
Ⅲ 电影《流浪地球》中存在哪些在物理学上说不通的地方
如果是硬科幻的,最好不要违反物理原理。工程法则可以放弃。
Ⅳ 流浪地球中的BUG:地球已经不再自转,流浪还有什么用
我们大多数人都经历过搬家,拿走自己的东西就好了,没见过还要把房子一起搬走的。流浪地球就犯了一个这样的错误。一旦离开了太阳系的稳定环境,地球就将一文不值。当太阳面临氦闪的时候,人类竟然还主动让地球停止了自转。
一个不再自转的地球,几乎已经生命继续生存的可能性。因为地球已经不再具备磁场了。地球磁场的存在,对于地球生命可以说至关重要。得益于地球的液态熔融核心,当地球自转的时候,一个简单的发电机原理出现了,地球磁场因此而诞生。
地球磁场一旦消失,地球上的大气层将会很快消散。来自宇宙的致命射线也将光顾地球,太阳的剧烈活动产生的太阳风,会直接来到地球的表面,将地球变成一个不毛之地。这颗已经失去利用价值的星球,人类为什么还要带着它“流浪”呢?
流浪地球就是一个这么不靠谱的科幻作品,只想前因,不想后果。但是这部作品在国内的火爆程度,也是非常罕见的,这足见我们的科幻文学到底有多匮乏。还是举一个例子吧,利用发动机停止地球自转的“神操作”。
地球是一颗质量巨大的行星,想要停止地球自转坦克容易。在流浪地球中,人类利用无数个行星发动机,给予地球反方向的作用力,让地球停止了自转,即便是最深谙物理学知识的人,都不知道这究竟需要多么庞大的能量。
在地球自转停止的那一刹那,地球将因为惯性迎来一场灾变,全世界各地都将发生海啸,地震和火山喷发也将司空见惯,估计地球停转带来的灾难,已经够让人类喝一壶了。所以看到流浪地球这个名字,估计很多人就弃剧了,包括我在内。
大家怎么看?
Ⅳ 在物理学的角度去分析《流浪地球》中点燃木星推离地球的情节是否合理
这个问题对普通大众来说着实有些难度
我用我高考水平的基础科学素养聊几个吧,不喜勿喷哈
6.气温争议:有人提出气温与红巨星太阳宜居带的bug(在其他问题里有人说木星旁边可能是宜居带,我不细讲),我觉得毕竟大气稀薄了 地球还有一面永夜的低温空气 发动机也会发热,各种此消彼长,电影里爱说多少度是多少度,谁也算不清,你说人家零下80度太低或太高不合理,好像有点吹毛求疵了。
最后我想说,欢迎指教 哈哈
Ⅵ 吴京主演的电影《流浪地球》中,有哪些物理错误
存在一些物理学上的错误,我们一一列举。
《流浪地球》刚上映就去电影院看了,没出乎意料,因为期待很高,但《流浪地球》达到了极高标准,有过之而无不及。
电影中有这样的场景,地球即将撞上木星,人类到最危险的时刻了,地底居民趁乱抢劫;部分人类为未来牺牲自己,争取希望的时候,却无人响应;灾难到来时,联合政府放弃了人类,让他们等死。在灾难面前,与联合政府的态度形成鲜明对的是,总有部分人类不放希望,牺牲自己。这也是星球伟大的原因。《三体》中说:“我们是阴沟的虫子,还是有人仰望星空。”,所以,对于《流浪地球》,我们应该还是持赞赏态度的。
Ⅶ 流浪地球的BUG:地球已经离开太阳,人类怎么种植粮食
人类带着地球在宇宙中流浪,这实在是一个让人心碎的创意。但《流浪地球》毕竟还是最火的国产科幻影片。这部科幻作品的最大漏洞,就是只解决了眼前的问题,从不想后果如何。难道所有的科幻小说都是如此吗?
举一个简单的例子,地球在失去太阳之后,实际上已经变成了一颗被冰封的星球,地表不存在任何动物存活的迹象,自然也包括各种植物。这么一颗被冰封的地球,人类只能活在地下城市里,但人类毕竟是一种动物,需要吃喝拉撒,那人类该怎么种植粮食,饲养牛羊呢?这似乎涉及到一个基本的问题,那就是人类在太空殖民的食物来源。
虽然地球是人类的母星,但在宇宙中流浪的地球,其实跟外星殖民的条件差不多。生活在地下城市中的人类,也要面临巨大的粮食需求,如何种植它们,将是一个巨大的难题。我们这里并不讨论这个所谓的地下城市,需要多么大的物资投入才能满足几十亿人口的需要。按照流浪地球中的设定,彼时地球上的人类数量早已经锐减了。
只有在这种情况下,地下城内有限的种植业和畜牧业才能满足人类所需。在地下城市的有限空间里,人类可以利用核聚变技术打造“人造太阳”。赋予地下城内的植物光和热量,再加上人工配备的营养液,足以实现植物的无土栽培。地下可没有人类发展种植业所需的肥沃土壤,只有无土栽培才能满足需求。
至于畜牧业,在地下城内养牛羊实在是负担太大,但好在我们还有细胞肉可以培育,这是一种在实验室长大的肉块,也是目前人类的朝阳产业。详细到时候的人类早已经习惯了细胞肉。然而,这一切的前提都要建立在人口锐减的基础上,想要在地下城内养活100亿人口,那是不可能的事情。而人口锐减带来的劳动力缺失,只能利用机器人来弥补。
只是这样的流浪生活,是人类所向往的未来吗?
Ⅷ 《流浪地球》中,地球被木星引力捕获,为什么对地表的人没有影响
众所周知,引力和木星的二次方成反比。
这张图接近地球和木星的最近距离。假定这张图中,地球、木星的质心在同一平面上,我们以此为基础做一个估算(其实应该看的出地球距离木星更远一些,木星的距离只会更大,估算结果只会更小)。
木星到地表的距离大约是木星直径的0.6倍,也就是说地球到木星的质心是木星的直径的1.1倍,合:142984*1.1km=157282km。
是地球半径的157282km/6371km=24.69倍
木星的之恋是地球的318倍,而距离是地球的24.69倍,则引力是地球的0.52倍。
也就是说,木星可以抵消地球一半的引力,所以楼主的判断有一定的合理性。
但是,需要注意的是,因为角度的问题,地球的距离其实比木星更远,实际的数值一定比这个0.5倍来的更小。而且如果有木星引力有地球的50%,那引潮力已经可以引起地壳的剧烈变动,已经不要去指望救地球了,必定是各处熔岩泛滥。再者,月球的引力只有地球的六分之一,这个数值也打不掉月球表面的效果。
综上我个人观点是,楼主考虑的点是合理的,但是主观判断成分有一些过。而电影没有就此特别处理,也算符合事实,不算特别的硬伤。
PS 评楼上网友“愤怒的小小刚”的评论“导演多说了一句木星引力增强,画蛇添足了”。
这一点在知乎上看到一个很不错的说法。
基础1:木星是气态行星,不是刚体,如果出现地球这样不小的扰动,其内部结构也是会发生变化的。
基础2:飞掠木星是为了引力加速,而且木星的进木点越小,引力加速效果越大。所以为了尽可能的节省能源,人类选择了尽可能近的飞掠木星。
然而,由于人类对木星结构了解不够透彻,对于地球飞掠木星时产生的形变估计不足,因而产生了扰动的导致引力和预算值的差异,引起了地壳的变动导致发动机大量停机。而没有在进木点足够的速度,就会导致轨道差异无法飞掠木星。当然,具体的数值要对上恐怕也有难度(毕竟地球发动机那点加速度也不够看的,木星形变恐怕已经不是电影里的近似椭圆了),但是在科幻小说里这样已经算自圆其说了。
当然,这位朋友用叛军来解释也不是不可以,我相信这部总体还是很精致的片子的导演也一定考虑过。可能是为了不让剧情拖沓,只是从各种细节暗示叛军,而没有直接引入。
PPS 电影最大的bug是地球这点氧气根本到不了木星的爆炸极限,就算地球上氧气和氢气混合全部的燃烧热,也只能给地球1m/s的速度变量,根本不够看的。
小bug有,为了艺术效果,电影里的木星和地球的角度关系是乱的。地球表面已经被冰封了,哪来的热带气旋(看样子至少C4级别)。
至于取景的一些小bug就不去计较了(比如有一幕里面本来没有一本书,下一幕里多了一本书)。