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终究是青梅敌不过天降,地球要带木卫去流浪

2023-05-24 中科院物理所 阅读:
在对流浪地球3的剧情做出畅想之余,我们也注意到这些讨论都是基于球2已有的情节设定。球2向我们呈现了非常多令人震撼的情节,比如太阳氦闪,比如炸掉月球,它们在画面表现达到极致的同时,又保持了高度的科学性,这里面科学顾问功不可没。下面就让身为科学顾问、亲身参与拍摄的老师们跟我们聊聊,那些拍摄过程中的故事。

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在对流浪地球3的剧情做出畅想之余,我们也注意到这些讨论都是基于球2已有的情节设定。球2向我们呈现了非常多令人震撼的情节,比如太阳氦闪,比如炸掉月球,它们在画面表现达到极致的同时,又保持了高度的科学性,这里面科学顾问功不可没。下面就让身为科学顾问、亲身参与拍摄的老师们跟我们聊聊,那些拍摄过程中的故事。dJvednc

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什么是氦闪?dJvednc

李世亮:氦闪其实与太阳里发生的聚变有关。太阳内部氢和氢发生核聚变,在太阳内部形成氦核,在足够的引力压缩下,氦核便会发生氦的核聚变。氦的核聚变有个特点,那就是温度升高的同时体积不变,这是由于氦原子独特的量子简并态导致的;这导致了类似雪崩效应的结果,越来越多的氦发生聚变,在瞬时释放出特别强的能量,用功率来换算足以与整个银河系相比较。为什么是氦“闪”?便是因为从天文尺度上来讲,这个时间特别短,只有几百几千年的量级,在恒星上百亿年的寿命中只是一闪而过dJvednc

太阳目前只有50亿年左右的寿命,距离氦闪还很遥远dJvednc

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为什么恰巧在剧中的时间点发生了氦闪?dJvednc

李世亮:我觉得最合理的一个解释可以参考另一个科幻小说中的内容,宇宙中除了普通的物质,还有暗物质和暗能量的存在,暗物质也能构成生命体;恒星的发光发热对正常生命来说是必须的,但对暗物质生命来说是有害的,因此发达的暗物质文明提前推动了太阳向白矮星的转变,也就导致了氦闪的发生。如果从这个角度考虑,MOSS能够把氦闪预测得这么准,有可能是和暗物质生命是有沟通的。这点可以期待一下《流浪地球3》。dJvednc

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“重核聚变”是行星发动机的最优解吗?dJvednc

李世亮:其实并没有“重核聚变”这样一个专业词汇,这是大刘在写书时自己创造的名词。我们之前提到过太阳中氢、氦的聚变,氢和氦的原子序数都特别低,可以叫做“轻核”;那“重核”自然就是从原子序数高一些的元素中去找,文章中有提到是在烧石头,所以里面反应的可能就是dJvednc

李世亮:从现有知识来看,硅和硅的聚变是不太可能发生的,因为它对温度的要求太高,在那个温度下硅原子核本身就已经分解成为中子质子了。当然,假设它能发生,按照硅和硅生成镍来计算,这个反应生成的能量要比氢的聚变小上一个量级。按照烧硅来算,我们大概需要5%的地壳,才能有足够的能量把地球推出去。所以电影当中,卡车不停运石头的画面是很合理的,因为5%的地壳可能要挖非常久的时间。如果用氢和氢的聚变,我们大概只需要1%的海水就够了,并且反应也比硅和硅更容易。所以如果我们真有造行星发动机的技术,那也一定是用的氢和氢聚变。dJvednc

原子结合能dJvednc

梁文杰:给李老师补充一下,刚才提到的烧石头,地壳里硅的含量是20%几,但有40%的氧,所以如果烧石头可能主要烧的是氧。dJvednc

李世亮:是的,所以我们也只是量级上的估算,用氧的话消耗地壳可能会少一点,但不管怎么说,想要发生这样的核聚变,难度是非常高的。dJvednc

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如果让科学家们来拍,流浪地球会以怎样的方式实现?dJvednc

李世亮:那肯定是氢核聚变dJvednc

梁文杰:从结合能曲线可以看到,氢这边的曲线特别特别陡,对于氢核聚变来说只要拿出地球1%的海水就够了,这实际上在还是地球非常缺氢的条件下就能达到的。另外我想再澄清一点,网络上有好多说你们这个重核聚变不对,重核只能裂变。在科学上确实有个重核裂变的概念,指的是像原子弹里的U-235裂变,和我们这边所谓的“重核聚变”不是一回事,重核聚变指的是比氢重一点的,比铁轻一点的东西结合起来,这叫重核聚变。dJvednc

王元卓:你发现了吗,这个剧本如果让科学家编,一定是编不下去的。首先地球要流浪的元凶是因为太阳要发生氦闪,有一个最大的问题,地球为什么非得跑到比邻星去。我们要在黑暗当中经历2500年没有太阳的时间,如果人们既然都可以在2500年里没有太阳也能生存,我们干嘛还要那个新太阳。我们还需要“自残”,把地球烧掉5%。我们就找到一个红巨星没办法影响到我们的地方停下来就好了。另外我们如果有12000台行星发动机,为什么不能做个人造太阳。所以如果我来编球3的话,在走了一段距离,发现太阳已经影响不到我之后,我就停在那个地方开始建新家园。dJvednc

流浪的暂时终点——比邻星dJvednc

李世亮:其实你看《流浪地球1》里边,到木星利用了引力弹弓,这个其实也没必要了,因为我们有那么强大的行星发动机的话,其实是用不着引力的。但是如果我们烧的是氢的话,那就有理由了,因为木星有一个卫星欧罗巴,里面有几十公里厚的冰层,氢特别多,可以一块带走作为原料。dJvednc

梁文杰:你看我们把月亮给丢了,然后把欧罗巴拿着,好像这个感情上不对啊。月亮陪我们几十亿年,这负心汉就把人给丢了。dJvednc

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导演组要炸月亮的时候,听说科学家们可开心了dJvednc

梁文杰:当时导演组问,我们现在有个剧情设定,在这个地方的月球要处理掉。一开始有一个计划是用多少万发钢弹把月球给加速,然后加速把它甩碎了。我们跟李老师一起想,能量差太多了这个计划不行。我们就在不可能当中,尽量想想有什么办法。后来就有了现在电影里的炸月亮。dJvednc

梁文杰老师创作手稿dJvednc

梁文杰:首先大家要知道,人类所能控制的能量不足以毁灭任何星球。以前有科学家将文明分级,掌握行星的能量算一级,掌握星系里恒星的能量算二级,掌握星系的能量算三级,人类目前就是0.7级。即使人类用所有的核弹去炸月亮,也像是给月球挠痒痒一样。后来我们就设定了相控阵这个方法。dJvednc

梁文杰:现在相控阵用的最多的地方就是雷达,中国几乎把这个先进技术给白菜化了。所谓的现代雷达,是由一个个的雷达单元组成,每一个都可以发射信号;通过控制信号单元发射信号的前后,就可以控制能量的传播方向。外面的信号单元先发射,里面的单元次第跟随发射,最后能量就会聚焦在一个点上面,还可以控制焦点移动。如果你有好多好多这样的点,最后就能够把焦点聚焦在一起,这实际上就是相位干涉。按照郭帆导演的说法,什么叫相控阵,就是我们老家摆饺子,一圈一圈的。实际上的核弹相控阵也是,先炸外面的再炸里面的,最后将能量传递到月面底下300公里处,将它加热到1亿度,我们捏着脑袋说这个温度勉强就够了。另外我们实际上是想让大家都了解什么是相控阵,现在相控阵的应用特别广泛。dJvednc

相控阵——合理利用相位干涉dJvednc

李世亮:我其实还想过其他方法。比如说有些理论认为宇宙中有一些微型黑洞,假设有一个小黑洞来到太阳系了,人类主动把月球推过去,跟黑洞相撞,这时释放的能量也许可以把月球炸了。另外就是利用行星发动机,行星发动机本来就是不可能的,我们就可以用一个不可能来解释另一个不可能,所以可以让行星发动机炸起来。dJvednc

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什么是科学顾问?dJvednc

梁文杰:实际上有一个“科影融合”的机构,主要工作就是把电影和科学界联系起来,特别是一个方面——科幻,科幻必须要真,必须在科学上能立得住。当时便是这个机构联系到了我们。后来就跟王老师、李老师一起,参与了很多的设定工作。dJvednc

王元卓:其实很多经典的科幻电影,尤其是之前的好莱坞的一些科幻电影,都有科学顾问的这样的一个身份,是创作团队的一部分。比如说我们一直都津津乐道的《星际穿越》,它的科学顾问Kip Thorne是从事黑洞、引力波研究并获得诺贝尔奖的科学家,他使得这个电影整个科学的设定非常地完整,也非常有逻辑,所以我们一直说《星际穿越》是科学性非常强的一部科幻电影。dJvednc

王元卓:中国其实在前些年就有一些老师们开始推动科学和影视融合的事情,国家层面也在近些年,分别成立了科技与影视融合的平台和科技与影视融合的办公室,就设立在科协。刚才梁老师提到的组织,就是中国科普作家协会下面成立的,名叫科学与影视融合专委会。在这个组织当中,既有很多的科学界的老师,也有影视圈的一些导演、首创团队。所以通过这样一个平台,我们就可以去互相了解需求。我们其实就是在做这样的事,帮助电影创作团队让剧本更科学,呈现更科学。我觉得《流浪地球2》是一个非常好的尝试,虽然不是中国第一部拥有科学顾问的国产科幻电影,但是是一次非常成功的尝试,我也是非常愉快地参与到这次尝试当中。dJvednc

《流浪地球2》科学顾问团队成员首次观看成片合影dJvednc

梁文杰:这张照片是第一次请我们看电影的时候拍的。当时我们一起竖大拇指,是因为看到成片之后,终于不用再担心哪里出问题,心中的一块石头落地了。dJvednc

王元卓:不看到最后一个呈现给观众的完美的作品的时候,总是会有一些担心的,所以虽然我在审片的时候看过一部分,但一直到最后那一刻,心也是在悬着的。dJvednc

科学顾问团队与编剧团队正在讨论dJvednc

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科学顾问在电影拍摄中起到怎样的作用?dJvednc

李世亮:其实有好几样东西是大家已经默认属于科幻的一部分,但在科学上非常不可能的。比如说超光速旅行,从科学上严谨来讲,没有任何东西能够超光速旅行,但是大家在各种影视小说中都可以看到超光速旅行。有一句话说的是,如果要说一句谎话,要先说九句或者十句实话,我觉得我们科学顾问就像是这样的。在小细节上,我们感觉能用现代科技达到的或者现代科学解释的东西,我们帮它精益求精,尽量做到最好,让它看起来很像是真的;在大的整体上,有一些事情就是不可能的。dJvednc

梁文杰:卡梅隆提到郭帆导演的时候是这样说的,郭帆导演能够把一个特别激进的想法,变成一个大家都认为就是在身边的事。我们(科学顾问)就是把这个特别激进的东西,让大家看着好像真的就是那个样子。dJvednc

王元卓:其实科学顾问要做三个方面的事。第一个方面就是让电影当中已知的事物真实客观科学,比如说月球上面的车应该怎么开,月球表面应该是什么样的,月球上的重力是多少,地球和月球之间距离是多远等等一系列的问题。第二个方面我把它叫做科学的想象,就是我们假设50年或者多少年后,某些基础科学出现了突破,在这个基础上再去做科学的设定,那时候的科学应该是什么样的。第三个方面是科学的妥协,科幻作品不是科学纪录片,里面一定会有因为各方面原因要做折中的时候,这时候就需要科学顾问做一些科学上的妥协。所以我觉得做科学顾问是一次很有意思的经历,在这之前我们是完全不知道我们能去做什么的,这跟我们的专业、我们的想象、我们对电影的认知其实完全不一样,这是非常有意思的。dJvednc

本项目由北京市科委、中关村管委支持。dJvednc

责编:Ricardo
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