“流浪地球”能实现吗？《流浪地球》中哪些黑科技能成为现实？

今年的春节贺岁档，出现了一匹黑马，就是被称为中国科幻电影新纪元的《流浪地球》。"太阳要出事了，带着地球一起搬家"，这就是该电影宏大的背景：地球流浪计划。片中“赤道转向技术”、“万座核聚变发动机”等黑科技也是场景恢弘、脑洞大开。

这部由刘慈欣小说《流浪地球》改编的同名电影，历时4年与观众见面。为了打造这部科幻电影，剧组做了大量的功课，整部电影对太空、航天、机械等有着丰富的表现。你看懂了多少呢？现实中，“流浪地球”真的可能发生吗？电影中黑科技能不能成为现实呢？带着这些疑问，快和粒子姐姐一起通过STEM的角度来探索一下宇宙的奥秘。

从恒星的演化规律上来讲，太阳是会有熄火的那一天，不过是在遥远的50亿年之后。简单来讲，当太阳核心中的氢燃烧殆尽，生成的氦元素在引力的作用下坍缩，释放的能量进一步升高温度，点燃核心周围的氢壳层，然后太阳迅速膨胀，成为一颗红巨星。

有理论认为，太阳演化生成的红巨星非常巨大，最远能够膨胀到地球轨道。这样，水星、金星和地球都会逐渐坠入太阳而毁灭。其实，早在太阳吞噬掉地球之前，地球上的海洋早已被膨胀的红巨星烤干，生命不复存在。

图注：太阳从诞生到膨胀为红巨星的过程。

氦闪是发生在质量介于0.5倍到2倍太阳质量的恒星演化末期。当核心处的氢燃烧殆尽，形成的氦堆积在核心处，氦不断积累自我压缩，密度增加到一定程度形成“简并态”，处于简并态的物质靠简并压（一种量子力学效应）支撑着自身重力，而非靠热压力支撑。核心处的氦的自我压缩，还会让温度升高，然而简并态物质有一个奇怪的特性：温度升高并不会导致其发生热膨胀，也就不会吸收热量，而且简并态物质的热传导性非常好，当温度一路飙升至1亿度时，氦就受不了了，发生猛烈的热核燃烧，短短几分钟就把核心6%的氦元素变成碳元素。对于太阳质量的恒星来讲，氦闪释放的能量相当于太阳燃烧3000万年。

然而，据计算，如此巨大的能量并不会对红巨星的外观造成什么可观测的影响，因为这种能量释放发生在恒星的深处，巨大的能量释放让热压力超过简并压，核心物质脱离简并态而膨胀，大部分能量都耗费在驱动核心物质膨胀当中，剩余的少部分能量被厚厚的外壳吸收。实际上，并不会发生电影中看到的剧烈景象。

 图注：位于猎户座之肩的参宿四，这是一颗核心正在燃烧氦的红巨星。如果把这颗恒星放在太阳的位置，表面甚至可以触达木星轨道。

这一点科学家认为不靠谱，先不说木星能否吸走地球部分大气混合氢气形成爆炸前提，就说爆炸本身。如果某种爆炸能推动地球改向，那该爆炸的冲击波将会摧毁地表和浅地下的所有人类设施（包括地表五公里之下的地下城）甚至自然山川，乃至把地球挤压变形才对，而不仅仅是温柔的改向。但这毕竟是电影故事，重点需要表现英雄主义，这里就不吹毛求疵了。

但是，还是要说一下电影对白“引爆木星需要在七万公里之外点火，而洲际导弹打不到，需要人工点燃”中的技术错误。七万公里大约是地球和月球距离的五分之一，今天的常规火箭技术就能支撑导弹打过去，要不人类怎么去月球？有科技常识的朋友们都知道，推动洲际导弹飞七万公里的技术难度是铁定远远小于电影中的其它硬技术，例如太空城、地下城、等离子发动机等等。另外，木星大气层气候本来就是极端恶劣，最不缺乏云层雷电，大不必再向地球人“哥们儿，借个火”。

图注：有浓郁的“程序猿”气质的技术员李一一点火。

在电影中，太阳内核急速老化，不断膨胀，地球将被吞没。为了生存，人类倾尽所有，建造了一万做驱使地球前行的行星发动机。一万座行星发动机全功率开启，驱使整个地球离开太阳系，踏上流浪之旅。

按照电影的设定，整个行星发动机建设工程持续了27年，到2060年最后一座行星发动机竣工为止，总共进行了18个批次的建设。

行星发动机分为了两类：推进发动机和转向发动机，前者负责为地球提供前进的动力，后者负责控制地球前进的方向。

发动机利用真空岩石重聚变技术作为动力源，具体来说就是利用岩石中的硅元素进行核聚变反应，获得高能高压的等离子流，从而释放出巨大能量，推动地球飞出太阳系。所谓重元素聚变并非空想，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。

《流浪地球》中最惊天地泣鬼神的想象是，利用成千上万个行星发动机，帮助地球离开太阳系。这就得说说让地球离开太阳系需要多少能量了。

“地球绕太阳运行，离开太阳系，要能够摆脱太阳的引力势能束缚，所需能量可以计算得到，大概是2.65×1033焦耳。”而当前人类生产的能源，可以拿全球发电量来估计。据统计，2017年全球总发电量大概是25571 TWh，大约合9.21×1019焦耳。

“也就是说，如果把现阶段全球所有的发电量都用来推动地球离开太阳，需要连续工作2.88×1013年，即近29万亿年。而宇宙年龄大概是130亿年。”周礼勇说。

总之，带着地球去流浪，可不是说走就走的旅行。如果行星发动机要承担这一任务，那得无比厉害才行。

电影中黑科技能不能实现？

看来“流浪地球”暂时是行不通了，没关系，电影里的这些黑科技我们已经实现了，“流浪地球”还会远么？

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功夫就完成了“换脸”。

AI换脸（图片来源于网络）

这种换脸技术其实现在已经有了，通过AI算法也能不需要精通PS技术分分钟搞定。

在2017年12月的时候，国外一个Reddit社交新闻站点用户就利用时下火爆的机器学习技术，将“神奇女侠” 盖尔·加朵（Gal Gadot） 等明星的脸，P到了成人视频上，不仔细看的话还真看不出来。

（图片来源于网络）

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（Motion Capture）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。

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，最后被吴京饰演的刘培强用一瓶伏特加引发的大火烧毁了。

人工智能Moss（图片来源于网络）

实际上，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”。

国内公开报道显示，中国自主研发的超级计算机自2013年至今就一直稳坐榜首。如由国防科学技术大学研制的超级计算机系统“天河二号”，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为2013年全球最快超级计算机。

最近两年，这个位置属于“神威·太湖之光”，它的峰值运算速度达到每秒12.5亿亿次，“1”后面17个“0”,大致相当于200万台普通电脑同时运行。

在影片中，来自不同国家的空间站工作人员，说着不同的语言也能够无障碍实时交流，靠的就是耳朵上挂着的那个比蓝牙耳机稍大的通讯器，它能通过AI算法进行实时翻译。

AI翻译棒（图片来源于网络）

目前现实生活中已经有这样的AI翻译产品了，如有道翻译蛋、小豹AI翻译棒、搜狗录音翻译笔与讯飞译呗等。它们体积都不大，支持多国语言，不过用起来还比较笨，实时翻译也没有那么准确，最重要的是还没有整合到体积更小的耳机当中。

但电影已经给出了方向，随着科技的不断进步，这样的产品走入现实生活中是指日可待的。

智能强化外骨骼（图片来源于网络）

外骨骼虽然很科幻，但离现实生活其实不太远。例如北航生物医学工程高精尖中心早就研发出了外骨骼康复机器人。目前这类产品还主要是用于医疗当中，如智能义肢，在未来有了更强的外骨骼时，人类通过它单手运“火石”，或者徒手掰铁门自然是不在话下。

一部《流浪地球》让很多人看到了中国科幻片的希望。也引发诸多思考，随着科技的发展，人类的文明正在大步前进，在这种形势下，对于新一代的孩子而言，学习科技、提升创新力、创造力、保持好奇心可能比其他任何时候都显得迫切。

文章整理自公众号" iFeng科技 ""STEM世界“                  

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