摘要：從力學(xué)角度分析科幻電影《流浪地球》所展示未來技術(shù)的實現(xiàn)可能性。

關(guān)鍵詞：地球自轉(zhuǎn)，地球公轉(zhuǎn)，經(jīng)典力學(xué)

科幻大片《流浪地球》展示了一幅人類為拯救地球而戰(zhàn)的驚心動魄的壯麗畫面。電影里人類為帶領(lǐng)地球逃離太陽系，所實施計劃之宏偉遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了觀眾的想象?；氐浆F(xiàn)實世界，太陽衰竭吞噬地球的時刻還極其遙遠(yuǎn)。真到了那一天，電影中展示的那些超級技術(shù)真能實現(xiàn)嗎。不妨從力學(xué)角度做一點分析。

首先，能讓地球停轉(zhuǎn)嗎？地球繞地軸自轉(zhuǎn)，每個太陽日旋轉(zhuǎn)一圈，角速度是

地球相對地軸的轉(zhuǎn)動慣量為

。

動量矩為

如計劃在一年之內(nèi)使地球停止轉(zhuǎn)動，根據(jù)動量矩定理，必須施加的制動力矩應(yīng)等于除以時間，即

影片里的技術(shù)方案是沿赤道安裝巨大的發(fā)動機(jī)對地球制動。原著中說明發(fā)動機(jī)的推力高達(dá)150萬噸，即，赤道半徑為，算出所需發(fā)動機(jī)的數(shù)量為

即需要約二千億臺發(fā)動機(jī)晝夜不停地工作一年。大大超出電影里設(shè)定的一萬臺。如加大發(fā)動機(jī)的推力，或延長停轉(zhuǎn)所需時間，則發(fā)動機(jī)的數(shù)量可以減少。但也避免不了驚人的天文數(shù)字出現(xiàn)。

另一個問題是如何推動地球脫離繞日的公轉(zhuǎn)軌道。利用發(fā)動機(jī)推動地球，最多只能利用地球的半個球面，讓裝滿地面的發(fā)動機(jī)朝同一個方向同時發(fā)力。半個地球的面積為

按原著規(guī)定每臺發(fā)動機(jī)需要直徑安裝面積計算，約占據(jù)。半個地球只能容納，即三百萬臺機(jī)器。每臺推力按計算，可能產(chǎn)生的總推力為

地球質(zhì)量為，即大約60萬億億噸。與如此巨大的地球質(zhì)量相比，45億噸的推力顯得太微不足道?？僧a(chǎn)生的加速度為

即每秒改變約每秒0.0075微米的加速度，效果微乎其微。

即使無限加大發(fā)動機(jī)的推力或增加發(fā)動機(jī)的數(shù)量，也很難將地球推出軌道。因為在太陽的引力范圍內(nèi)，推力的作用只能使地球改變軌道參數(shù)，即軌道的幅度和偏心率。如能在適當(dāng)?shù)牡厍蛭恢煤瓦m當(dāng)?shù)淖饔梅较蚩刂仆屏κ蛊穆试龃?，可使圓軌道不斷變扁拉長，形成與彗星類似的橢圓軌道。當(dāng)長半軸不斷增大時，也能產(chǎn)生遠(yuǎn)離太陽的效果。但同時會發(fā)生短半軸減小，使地球在軌道的另一端離太陽更近。還是達(dá)不到逃離太陽的目的。

科幻電影并非科教電影，不要求在科學(xué)細(xì)節(jié)上完全符合客觀規(guī)律。優(yōu)秀的科幻作品在于大膽的超出常規(guī)的科學(xué)幻想，在于將人類的真摯情感和執(zhí)著精神融入到科學(xué)幻想之中。在現(xiàn)實世界中，太陽臨近死亡吞噬地球的災(zāi)難要在數(shù)十億年之后才可能發(fā)生。時間遙遠(yuǎn)得很，卻是人類遲早要面對的危機(jī)。電影成功地表達(dá)了人類團(tuán)結(jié)一致戰(zhàn)勝災(zāi)難的決心?？梢韵嘈牛诼L的歷史長河里，人類必須也能夠想出更好的解決辦法。

（本文已被《力學(xué)與實踐》錄用，略有改動）

《力學(xué)與實踐》編輯部

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