摘要：從力學(xué)角度分析科幻電影《流浪地球》所展示未來(lái)技術(shù)的實(shí)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(dòng)魄的壯麗畫面。電影里人類為帶領(lǐng)地球逃離太陽(yáng)系，所實(shí)施計(jì)劃之宏偉遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了觀眾的想象?；氐浆F(xiàn)實(shí)世界，太陽(yáng)衰竭吞噬地球的時(shí)刻還極其遙遠(yuǎn)。真到了那一天，電影中展示的那些超級(jí)技術(shù)真能實(shí)現(xiàn)嗎。不妨從力學(xué)角度做一點(diǎn)分析。
首先，能讓地球停轉(zhuǎn)嗎？地球繞地軸自轉(zhuǎn)，每個(gè)太陽(yáng)日旋轉(zhuǎn)一圈，角速度是
地球相對(duì)地軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
動(dòng)量矩為
如計(jì)劃在一年之內(nèi)使地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)量矩定理，必須施加的制動(dòng)力矩
影片里的技術(shù)方案是沿赤道安裝巨大的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)地球制動(dòng)。原著中說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)的推力
即需要約二千億臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)晝夜不停地工作一年。大大超出電影里設(shè)定的一萬(wàn)臺(tái)。如加大發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，或延長(zhǎng)停轉(zhuǎn)所需時(shí)間，則發(fā)動(dòng)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(gè)問(wèn)題是如何推動(dòng)地球脫離繞日的公轉(zhuǎn)軌道。利用發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)地球，最多只能利用地球的半個(gè)球面，讓裝滿地面的發(fā)動(dòng)機(jī)朝同一個(gè)方向同時(shí)發(fā)力。半個(gè)地球的面積為
按原著規(guī)定每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)需要
地球質(zhì)量為
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(wú)限加大發(fā)動(dòng)機(jī)的推力或增加發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量，也很難將地球推出軌道。因?yàn)樵谔?yáng)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蛊穆试龃螅墒箞A軌道不斷變扁拉長(zhǎng)，形成與彗星類似的橢圓軌道。當(dāng)長(zhǎng)半軸不斷增大時(shí)，也能產(chǎn)生遠(yuǎn)離太陽(yáng)的效果。但同時(shí)會(huì)發(fā)生短半軸減小，使地球在軌道的另一端離太陽(yáng)更近。還是達(dá)不到逃離太陽(yáng)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(shí)世界中，太陽(yáng)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(shí)間遙遠(yuǎn)得很，卻是人類遲早要面對(duì)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(zhǎng)的歷史長(zhǎng)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(shí)踐》錄用，略有改動(dòng)）
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