孔子外传——给流浪地球debug

孔子外传——给流浪地球debug

《流浪地球》剧照

子路叫了个滴滴快车,和孔子、颜回一起来到位于市中心的亿达广场。墨翟早在那里等候,身后跟着两个学生,分别是随巢子和禽滑釐(xi3)。让孔子惊奇的是跟墨子一同来的还有一个高大的白胡子老头,仔细一看,竟然是基普·索恩。上一次碰见索恩还是2017年在瑞典诺贝尔颁奖仪式上,那时的索恩正是人生的巅峰,因探测引力波而获得了炸药奖,风光无限。

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2017年诺贝尔奖得主基普·索恩

几位老友相见,分外开心,拥抱的拥抱,作揖的作揖。尤其是基普·索恩的到来,让子路和颜回非常兴奋,他们一直想去引力波探测器LIGO参观一下,苦于没有机会,这回索恩来了,正好请他帮忙开个后门。

寒暄完毕,一干人等步入亿达影城,孔子、墨子、基普·索恩在前,子路、颜回、随巢子和禽滑釐随后。听墨子一路介绍孔子才知道,原来基普·索恩这次是作为嘉宾参加铁岭卫视的综艺节目《脑洞大开》,并作为即将开机拍摄的科幻古装片《孙悟空三打阿波罗》的科学顾问。但实际上这次索恩来的真正目的是找墨子讨论用硬X射线激光代替LIGO现有激光以进一步将测量灵敏度再提高两个数量级,达到质子直径的十万分之一的可能性。

几人一路说笑步入影厅,墨子扫码换票领了3D眼镜后大家一起步入iMax大厅。

《流浪地球》是以中国网红科幻作家刘慈欣的同名小改编的剧本,被拍成电影后口碑爆棚。影片情节紧凑,特效震撼,两个小时片长全程无尿点,被誉为中国硬科幻电影开山之作。

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流浪地球海报

影片结束后,孔子等人站起来走出影厅。“各位感觉如何?”孔子问大家。

“不错不错,中国的科幻电影拍到这个水平,有点出乎我意料了。”颜回说道。

“我也觉得不错,首先有个好的剧本,虽然不完全忠实于原著,但故事的脉络还是比较引人入胜的。”随巢子答道。

“Old基,你觉得怎么样?”孔子问基普·索恩。

“Very Good!”基普·索恩说,“贵国出此佳片,实乃可喜可贺。然在下亦有言一二,不知当讲否?”

“有话就说呗,咱老哥们还磨磨唧唧干哈!”墨子说。

“既如此,请恕在下直言。窃以为此片故事、制作俱佳,不失为幻之上片。然尚不足以‘科幻’称之,无它,科学之谬多矣!”基普·索恩侃侃说道。

“高!实在是高!不愧是星际穿越的制片人,这感觉跟我一样一样的!”墨子赞道,“走,我请你们喝茶去,咱们好好唠唠这电影里的科学,哈哈哈!”大厅里响起了墨子标志性的爽朗笑声。

说话间,几人来到墨翟家。这是一栋位于近郊的别墅,本来有三层,后来墨翟自己在顶楼又盖了个天文台每天晚上看星星。最近物业正在找他麻烦,说是私搭乱建要他拆掉。颜回听说后,马上表示这事他可以去找鲁哀公摆平。

墨翟将众人引入客厅,早有家里的阿姨按照人数准备好了椅子和茶叶开水。墨翟坐在主坐上泡茶,其他人随便找了个位置也都坐下。有顷,一壶香茶沏好,分倒在青瓷杯中置于众人面前。基普·索恩第一个端起茶,呷了一口,闭上眼睛仔细品。片刻,索恩睁开眼赞道:“此乃极品也!敢问此茶可是云贵高原所产毛尖?”

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墨子家的毛建茶

“基教授果然是行家!”墨翟赞道,“这茶正是云贵高原的毛尖,我有个家在那边的学生,家里有三千亩茶园,每年都给我摘两斤最好的牙尖来。最近几年用基因编辑技术改良茶叶,口味更好了。”

大家听完都品了一口,纷纷称赞。

“各位老师,众位师兄,”平时沉默寡言的随巢子开口说道,“我刚才在路上一直在疑惑,流浪地球的情节是否真的会发生?如果发生了,电影里的应对策略是不是合理或者可行呢?”

“作为电影里最基本的情节设定,也就是太阳燃料逐步消耗殆尽极速老化膨胀,按照目前的恒星理论模型这是必然要发生的,”孔子说道,“只不过,按照目前恒星演化学说,太阳目前处于主序星阶段,这个时间至少还需要50亿年,而不可能发生在几百年甚至几百万年之内。”

“那太阳为什么会膨胀呢?难道不应该像烧过气的炭火一样慢慢熄灭吗?”随巢子接着问。

“可太阳不是炭火,”孔子说,“太阳的能量来自氢的聚变。最开始我们太阳系这个位置是一团以氢为主的气体云团。根据重元素的分布,很有可能是一颗更为古老的巨大恒星发生超新星爆发后产生的气体云团。经过n亿年引力的作用,这些气体云团慢慢聚集在一起,形成了原恒星核。这个原恒星核不断吸引周围气体,质量逐渐增加,内部压力和温度不断升高,终于有一天,原恒星核内部的氢开始聚变,释放出了巨大的能量,太阳开始发光了。这个过程大概发生在50亿年前。”

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太阳系原恒星盘想象图

“氢聚变成氦,跟氢弹一样?” 禽滑釐问到。

“一样,又不完全一样。相同之处在于都是通过聚变反应释放巨大的能量,但不同的是目前人类还不能制造让普通氢产生聚变的高温高压条件,只能采用氢的同位素氘以及氚、锂-6等较容易产生聚变的同位素来制造氢弹。”孔子说到。

“那既然太阳是个大氢弹,为什么不会一下子炸掉,而是缓慢释放能量长达几十亿年?” 禽滑釐紧追不舍。

孔子喝了口茶,解释道:“那是因为太阳上的核反应处于一个平衡的状态。太阳是一颗拥有n万亿亿亿亿吨的恒星,其引力大得惊人。一方面,太阳引力将各种物质往中心拉,而另一方面,中心氢聚变产生的巨大能量抵抗着这种引力。如果引力增大,就会让太阳中心物质进一步压缩,聚变反应加强,产生更大的压力抗拒引力,这就使得太阳的核聚变和引力始终处于一个平衡的状态。”

“哦,原来如此!” 禽滑釐点头到,“不过太阳总不能这样一直烧下去吧,产生那么大能量总得消耗燃料,等哪天烧完了那不是就灭了吗,怎么还会膨胀呢?”

孔子说道:“举个不恰当的例子,想想咱们春节放的那种烟花,外面一层是比较温和的火药,到里面是烈性火药。放的时候先慢慢喷花,烧到里面引燃了烈性火药,突然‘嘭’地一炸,满地纸花。太阳的过程也类似,现在太阳处于平稳期,核心发生的是氢聚变成氦的核反应,相当于温和的火药。但当太阳上的氢慢慢消耗殆尽,无法再产生能量抵抗巨大引力,太阳内核进一步收缩,压力和温度增大,这时比氢更重的元素氦就开始聚变,产物有碳、氧、氮等。氦聚变释放的总能量虽然不如氢聚变多,但反应要剧烈得多,因此会产生巨大的能量使太阳外层快速膨胀,形成一颗体积非常巨大的红巨星,依次吞噬掉水星、金星和地球。根据模型估算,晚年的太阳半径将接近火星轨道。”

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蓝巨星、红巨星与太阳对比

“天哪,还真是要被太阳吞掉!好怕怕哦!”禽滑釐和随巢子把手捧着脸,嗲声嗲气地说到。

“那是五十亿年以后的事情了,你们捉急啥,还是操心你的开题报告吧!”墨子白了他们一眼到。

“老师说得是,说得是!”两人互相做了个鬼脸。

“电影里面用来推动地球的行星发动机,刘慈欣的小说里写的能量来源是重元素聚变,就是刚才您说的氦聚变吗?”子路问道。

孔子看了一眼子路,转向墨子说:“老炭团,你给他说说这事,我要去趟厕所,看电影的时候喝了一大瓶白花蛇草水。”说罢起身离开。

墨子笑道:“孔老夫子口味真重!厕所在那边哈。”转过身来,对子路说:“重元素聚变这个设定就比较有幻想的成分了。假设行星发动机是靠核聚变提供动力,目前人类能实现的聚变元素只有氘,氚和锂-6,这几种同位素在地球上非常少,把一些岛国炸沉还行,要推动地球,呵呵,那就是痴人说梦了。”

“可是大刘说的是重元素聚变,如果有一天我们实现了呢?”子路问道。

墨子说道:“一些丰度较高的比氢更重的元素聚变,例如氦聚变,碳聚变,现在也只有在红巨星时期的恒星里才有。更重的元素聚变,现在认为只有超新星爆发这样的宇宙中最剧烈的事件才能产生。你认为我们有什么办法在地球这样一颗宇宙尘埃里去模拟超新星爆发才有的过程呢?”

喝了一口茶,墨子继续说道:“虽然科学发展一日千里,五十亿年之后的事情谁也不知道。要知道一百五十年前我们还不知道原子是啥,但今天我们能把原子挨个摆成任意形状。但重元素聚变这事,电影里面设定的2075年,可能性几乎为零。五十年前人们就预计实现可控核聚变还需要三十年,二十年前预计还需要啊三十年,今天仍然预测还需要三十年,这上面的进步没那么容易。”

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ITER,法国托卡马克核聚变装置

“地之大如鹅卵,壳之薄如卵膜,刺膜以动卵,膜必崩乎哉!”在一旁一直听着的基普·索恩突然说话了。

的确,如果把直径六千公里的地球比作一枚鹅蛋,那几十公里厚度的地壳连蛋壳的厚度都不如,跟粘在蛋壳上的那层膜差不多。而地壳下面是厚达两千多公里的液态地幔,跟蛋清的粘度差不多。如果有一个巨大的力作用在很小一个点上压地壳,能不压塌吗?

颜回似乎没关注基普·索恩说的内容,倒是对他这一口文言文颇为惊奇。见颜回疑惑,墨子在旁边笑道:“前几年基老师突然想学中文,让我给他一些最早的中文书籍,想从头学起。当时我给了他《大学》、《孟子》、《论语》、《中庸》四本。基老师不愧百年一遇的奇才,半年时间就把这几本书背得滚瓜烂熟不说,还一口流利的中文——可惜是文言文,好多中国人并听不懂。”

“哇噻~”子路、颜回、禽滑釐和随巢子听罢惊得目瞪口呆,心中暗自寻思:“要不是我们的老师也是文理通吃的大牛,恐怕还要在中文上输给这个外国老头!”

孔子这时边扣皮带边从卫生间方向走来,还没坐下就问到:“对了对了,你们对木星引力弹弓这事怎么看?”

所谓“引力弹弓”就是利用天体的引力为航天器加速,使其在不消耗燃料的情况下获得更高的速度。《流浪地球》里重要的一环就是利用木星的巨大引力作为地球的弹弓,将其加速到一个较高的速度。

墨子看了下孔子笑了一下,说到“哟,爱马仕哎,不错啊!”

孔子尴尬地一笑说道:“哈哈,拼多多19.9元包邮买的,用着还行。别打岔,咱们说引力弹弓!”

大家都笑起来,孔子越发尴尬了。墨子觉得不好意思,把话题从皮带转开,于是说道:“引力弹弓自从人类开始发射登月飞船起就在用了,实在是很稀松平常。现在人类飞得最远的飞行器旅行者一号和旅行者二号就是利用了木星、土星、天王星和海王星等巨行星的引力弹弓效应才加速到现在的速度,大约是每秒17公里。”

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引力弹弓

“不过,”墨子继续补充到,“引力弹弓一般是在无法携带更多燃料的前提下才采用的一种方法。按照《流浪地球》的设定,最终地球的速度将达到千分之五的光速,也就是大约每秒1500公里。而这个速度基本上都来自行星发动机的推力。参照旅行者一号的数据,利用木星甚至后面的土星、天王星、海王星的引力弹弓效应加速能达到的速度不过区区每秒十几公里,与1500公里每秒的速度比微不足道,而这样做却要面临一不小心就被木星吸过去撞上的风险,这是何必呢?何苦呢?整出后面那么多事情来”

略一思索,孔子立刻明白了其中的逻辑,说道“是哈,这还真是个硬伤哈,真正的科学家和工程师应该是不会那么设定的。”

“墨兄高见!此实乃入虎穴而图蝼蚁是也!不可不可,万万不可!”基普·索恩也表示赞同。

大家正在为墨子点赞,他的大徒弟禽滑釐却突然开口了:“各位老师,你们是不是忘记一件事情:电影设定太阳就要膨胀了,人类得尽快把地球推离太阳才行?行星发动机虽然最终能把地球加速到千分之五光速,但要好几百年时间啊。而木星却能依靠其巨大的引力在相对较短的时间内把地球拽到安全的地方。就这一点而言,还有更好的方法吗?”

“… …”大家一时语塞,思索了一阵,都觉得禽滑釐说得很有道理。基普·索恩大声称赞:“墨兄高人也!名师出高徒,在下佩服佩服!”

“见笑见笑,长江后浪推前浪,这个徒弟比我浪!”墨子说罢大家哈哈大笑起来。

笑罢,孔子把众人话题继续拉回《流浪地球》,说道:“你们没觉得空间站的结构也很奇怪吗?那个不停旋转的指挥舱,只有一边有一个看起来还挺大的舱,绕着中心不停旋转,这么重的东西还不对称,转起来岂不是会带着整个飞船都使劲摇摆?”

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流浪地球中的空间站

“是啊!”墨子说道,“我们墨家擅长搞机械结构,我一看那个空间站指挥舱那样转就觉得别扭,那就好比一个人拿着链球轮,怎么能不晃呢?空间站里面的人过几十秒就得摇晃一下,那得多难受!”

“一起摇摆!让我们一起摇摆”颜回站起来,扭着身子,手指向上指,头埋下来,唱起了《一起摇摆》。

“坐下坐下!就你没个正形!”子路拍了他一下,“严肃点!说你呢!”

颜回吐了个舌头,扭了几下坐回座位。

墨子继续说道:“我喜欢凭直觉判断一些工程和科学问题。木星氢气爆炸推动地球那个环节我看着直觉上也觉得别扭。定量计算我就不做了,单是那个爆炸的冲击波就不合理,一团混合在一起的氢气和氧气爆炸怎么会跟有枪管一样竖直地冲出来呢?”

“有可能是木星人用大炮轰的吧。还回到前面的那个问题,地壳那么薄,如果真的能有一个外力把地球一下推出洛希极限,那地壳肯定是无法承受的,地球会瞬间扁掉。”孔子补充到。

子路说道:“这个问题我也发现了。还有个剧情上不合理的地方,一开始地球人跟放二踢脚似的发射火箭,但最后为啥最后居然没个火箭发射到木星上去点火呢?电影里说洲际导弹的射程没那么高,那是当地球周围没有啥别的天体的时候。但当地球靠近木星,大气都已经被木星呼呼吸过去的时候,还用得着按照7万公里射程计算吗?应该往上随便一扔,就会被木星吸过去了啊。”

“哎哎,这剧情的设定,就不要吹毛求疵了。要说最大的bug,还真就是在点火这个点上。”随巢子说道。

“噫呼吁!何bug之有?”基普·索恩问到。

“木星的引力吸走了地球上的空气,空气里的氧气与木星上的氢气混合。而木星大气层布满了强烈的风暴,这样的情况下还要去点火,你们没看出这里面的bug吗?”随巢子说道。

“有什么bug?”众人不解地问。

随巢子低头一拍脑门,随即抬起头说道:“地球上的风暴总是伴随着什么?闪电啊!朱诺号木星探测器拍了那么多木星闪电的照片,最弱的强度也比地球上闪电强一万倍,不要说点燃氢氧混合气,恐怕劈了地球也没啥问题,就这还用划火柴??”

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木星上的巨大闪电

“额… …”众人语塞了。过了一阵孔子说:“哎哎,我说你们,无不无聊,就一电影嘛。咱哥几个搞哲学也好,科学也好,终极目标是要让全人类开心对吧,看了电影,大家激动激动,热血热血,多分泌点多巴胺,那不挺好的么?别较真了,来来来,喝茶喝茶!”

“是啊是啊,较什么真,来来来,喝茶喝茶!”墨子给茶杯都倒满,各人都端上喝了一口,细细品起来,一时间茶香四溢,良久无言。

终于,孔子憋不住先开口了:“我寻思啊,这半人马座阿尔法星是个三星系统,而三星系统会因为混沌效应而形成不可预测的混乱运行状态,这种状态下俺们到了那里真的能好吗?”


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