“硬科幻”获好评

春节期间上映的电影《流浪地球》以“硬科幻”的特点收获大量好评。

“硬科幻”，即具有严谨科学底蕴、基于科学原理的科幻作品。那幺，这部电影中哪些说法具有较强的科学基础，哪些说法现在还只是幻想？

大年初一，中国科幻电影《流浪地球》登陆各大影院，在竞争激烈的春节档期收获票房冠军。电影根据刘慈欣同名科幻小说改编而来，讲述了一个发生在不远未来的故事：太阳急剧老化，随时都有可能进入到红巨星的膨胀阶段，地球也将因此被吞噬。在此危急关头，为了地球人的存亡，地球上的联合政府作出了一项紧急决定，在地球上建造万座重核聚变行星发动机，每个产生上百万亿吨的推力，把地球当成一个庞大的宇宙飞船，驶离现有轨道，驶向距离太阳系最近的一颗恒星——比邻星，从而开启了一段长达2500年的星际旅行。

电影中的科与幻

依照影片中描述的“流浪地球”计划，人类给地球安装万座巨大的重元素聚变发动机，它们被称作行星发动机，推动地球逃离年迈的太阳，飞往最近的恒星——比邻星。但地球是个庞然大物，平均半径6371公里，质量超过59万亿亿吨。要让它飞往比邻星，需要脱离太阳引力，只靠人造的发动机还不够，于是电影里让它借助木星的“引力弹弓”。

木星体积大约是地球的1300倍，当地球靠近木星时，会被其强大的引力吸引，从而加快行进速度。由于木星也在绕太阳公转，在天体的互相影响中，最后地球会被木星像抛球一般抛出去，从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应。

引力弹弓效应不是新发现，苏联在1959年发射的“月球3号”探测器就利用了引力弹弓效应。在精确计算后利用天体的引力弹弓效应，可以在不消耗航天器本身能量的情况下，改变航天器的速度和前进方向，帮助航天器抵达目标。

在人类的航天征程中，引力弹弓效应的应用已十分广泛。首个进入星际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前，就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的“引力弹弓”而逐渐逼近太阳，最终成为史上最靠近太阳的航天器。

影片中，地球由于接近洛希极限，导致行星发动机发生故障，地球即将解体坠入木星，人类面临灭顶之灾。

这里提到的洛希极限是指天文学中一个特殊的距离，如果一个天体与另一个天体离得太近，以至于后者的潮汐力可以将前者撕碎，这个距离就被称作洛希极限。这个距离极限值是由法国天文学家洛希首先计算出的，因此称为洛希极限。

地球与木星之间的洛希极限是科学上可计算的，但让地球靠近木星到如此近的程度，还只能算是幻想。那电影中为什幺要靠这幺近呢？

依照电影中的计划，人类原本想要利用木星的引力弹弓效应，如果离得太远的话，就不能“借”到足够的力，达不到冲出太阳系的速度。太近不行，太远也不行，这个问题需要科学家精确地计算，也给了影视作品发挥的空间。

科幻小说中，经常会提到解决能源问题的终极手段——聚变。在电影《流浪地球》中，为了推动地球离开太阳系，人类在地球上建造了万座高耸入云的重元素聚变发动机，单个发动机通过重元素聚变能够产生150万亿吨的推力。

目前人类已经实现的聚变是氢弹，它利用氢同位素聚变释放出能量，有巨大的威力。但氢弹的能量是爆炸式释放，目前人类还不能实现可控核聚变，即让聚变产生的能量平稳输出，一些相关装置还处于实验阶段。

电影中，行星发动机的燃料不是氢，而是石头。这不是说把石头烧成石灰，而是石头中的重元素发生聚变，从而释放出巨大的能量，推动地球飞出太阳系。

这当然只是电影的想象。不过，所谓重元素聚变并不是空想。在宇宙深处有不少恒星“巨无霸”，内部就在进行着重元素聚变。

在未来，人类如果能够掌握从重元素聚变中稳定获取能量的技术，或许真能够彻底解决能源问题。

比邻星是可能的归宿吗

在小说《流浪地球》中，科学家发现太阳异常，并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段，在接下来的数百年时间里淹没地球轨道。红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段。不过人类学家曾经估算过，因为周围环境的各种变化，人类在地球上还可以存在的时间大约是200万年。而物理学家霍金曾经更为悲观，因为人类使用能源的没有效率，预言几百年后就需要考虑离开地球。

在某个时间，地球在被淹没之前就已经移到太阳系的宜居区之外，不再适合生命存在，反而在那个时候，火星将完全进入宜居区。

半人马座比邻星是除太阳之外距离地球最近的一颗恒星，距离我们4.2光年。如果真的有“流浪地球”计划，地球真的流浪到半人马座比邻星周围，那里的环境适合人类生存吗？

根据哈勃等强大望远镜对于半人马座比邻星的多项观测，我们还是可以了解到有关这个恒星的不少信息。半人马座比邻星质量只有太阳质量的七分之一，属于红矮星，它的亮度比太阳低。

在刘慈欣写《流浪地球》这篇小说的1999年，人们并不知道半人马座比邻星周围是否有行星存在。而在2016年年底，欧洲南方天文台一个名为“黯淡红点”的发现让天文学家和大众都非常兴奋——科学家们在半人马座比邻星周围发现了一个和地球非常类似的行星，它的质量大约是地球质量的1.3倍，公转周期为11.2天，位于半人马座比邻星的宜居区当中。天文学家使用了一个名为“地球相似指数”的参数，来描述这一行星和地球的相似度，“黯淡红点”的相似指数高达86%。

即便如此，这颗行星的某些性质与地球仍相差甚远。因为半人马座比邻星质量远低于太阳，所以围绕半人马座比邻星的宜居区也相应地更加靠近中心恒星。又因二者非常靠近，天文学中非常常见的一种现象便会出现——潮汐锁定。潮汐锁定使得行星只有一面朝向中心恒星。在某种程度上，这类似于我们熟悉的月亮，我们只能看到月球的一面。所以，行星永远朝向中心恒星的一面温度会很高，而另外一面温度很低。

在潮汐锁定之外，还有一个更为重要的问题，那就是中心恒星频繁的爆发现象。尽管半人马座比邻星质量比太阳质量小，但它的爆发频率和释放出来的能量要比太阳大得多。

半人马座比邻星的行星上所接收到的紫外辐射，比地球上用来杀死病菌的紫外线强度还要高出100倍以上，这对于行星上的生命来说无异于一场灾难。更糟糕的是，一旦潮汐锁定，根据现有的理论，行星产生磁场的可能性就会非常小，如果剧烈的恒星风持续吹来，即便行星上有大气，在恒星风的作用下也会逐渐逃逸直至消失殆尽。

基于对半人马座比邻星环境的以上推测，半人马座比邻星可能并不是一个非常适合地球流浪的目的地。也许，随着科技的高速发展，人类还可以找到除太阳之外距离地球较近、周围有“地球相似指数”较高的宜居区的另一颗恒星。

很多黑科技都是靠谱的

这部电影展现出来的黑科技哪些靠谱呢？

一是AI变脸。影片里刘启偷了姥爷的工作证，并找办假证的给妹妹也搞了个假证件，还有两套防护服。通常在核验证件的时候都是要核对本人照片的，电影中键盘敲几下的工夫就完成了“换脸”。

这种换脸技术其实现在已经有了。

类似的面部替换技术，早就被广泛运用在大片里了。例如半兽人、阿凡达等，也都用了动作捕捉技术。如果再扯远一点，现在不仅照片不能相信，就连视频都信不得了。例如商汤科技去年就曾发布了一项SenseAR美体塑形黑科技，能在实时拍摄的视频中把一个一米五的“矮冬瓜”，变成一个一米六五的窈窕“大长腿”。

去年年底发布的某品牌手机，配合其后置TOF立体深感镜头就支持这类3D美型瘦身功能，录制视频的时候即可开启美体模式。

此外，现在科技这幺发达，换张脸也已经不是问题。22年前，吴宇森的代表作《变脸》就已经展现了这种技术。

二是超脑服务生活。影片中的领航者号空间站的人工智能Moss让人印象深刻：想联系谁，直接说，分分钟办到。Moss的大脑是一台超级计算机，最后被吴京用一瓶伏特加给灭了。

根据资料，目前中、美、日、俄等国对高性能超级计算机研究都进行了大力投入。衡量超级计算机的标准就是运算能力要足够够快。在这个领域，有一份每隔半年更新一次的世界500强榜单。根据最新的排名，如果一台机器的运算能力达不到500万亿次每秒，就将被“除名”。

人工智能向深度运用，正在把人们从一些繁重的工作中解放出来。事实上，当前人工智能正处于由感知智能向认知智能逐步发展的过程中，针对解决各类专门任务的单项智能逐步成熟并进入产业化应用，大量简单重复性任务将越来越多地由人工智能完成。

在京东集团，具备一定情感智能的人工智能客服每天服务大量的用户，它们不仅能回答人机交互过程中的问题，包括售前导购、售中物流、售后服务等，还能理解消费者的情绪反应，更好地满足他们的需求。

三是人人都是钢铁侠。从影片开头，观众就能看到，套在人体上的智能强化外骨骼频繁出镜。之后电影中的救援队也都装有这类强化外骨骼，正是靠着它队员们才能手动推动“撞针”，激发了行星发动机内的核聚变反应。

其实在科幻作品中也有众多作品将动力服拿来发挥，例如《星舰战将》中机动步兵的动力服;《钢铁侠》中的动力服;《浩劫杀阵》系列、《辐射》系列等都已经描述得很清楚。

现实里，从2000年开始，美军开始从事“增强人体机能的外骨骼”（EHPA）项目研究，计划研制一种机器骨骼，提高人的军事作战方面的能力，计划在2005年开始进行样品试验。未来士兵佩戴外骨骼机器人后，将成为一名超级士兵，拥有无穷的力量，可携载更多的武器装备，火力威力增强，防护水平提高，同时可克服任何障碍，高速前进，不会产生疲劳感。