引力弹弓真的能够带地球离开太阳系吗？人类能够通过核弹引发月球核聚变吗？太空电梯能否实现？
《流浪地球2》火热上映，电影中提到了大量的物理学原理引发热议，中国吉林网专访了吉林大学物理学院副教授徐留芳。徐教授从科普的角度，深入浅出地讲解《流浪地球2》中物理那些事。
1. 什么是月球的“洛希极限”？天体被撕碎的距离
在电影中，月亮受到了行星加速器的干扰即将撞向地球，“洛希极限”成为被角色反复播报的关键词，什么叫洛希极限？
徐留芳：“洛希极限”是由法国天文学家爱德华·洛希提出。具体到月球的“洛希极限”，是当月球失控撞上地球前，距离大约有几个地球半径时，月球就会因为地球引力和离心力的作用被撕碎。
众所周知，万有引力大小是与星体之间距离的平方成反比的。当月球这么大的天体离地球很近时，月球的远端与近端受力差别就会很大，再加上围绕地球公转的离心力也不同，就会导致月球被拉长。类似于地球上的潮汐作用，月球就会在这么巨大的潮汐力中被撕成破碎。现实中，人类观测到过“洛希极限”下撕裂天体这样的天文现象，比如有些彗星路过木星时，因距离太近，彗星会被撕裂成碎片撞向木星，非常壮观。
2.弹弓引力能否让地球“流浪”？是能量守恒定律的应用
在《流浪地球》系列故事中，地球通过引力弹弓实现逃离银河系的情节让观众叹为观止，引力弹弓是吻合物理学原理的吗？
徐留芳：“引力弹弓”主要是利用木星对地球的万有引力，在后者以合适的角度靠近时，通过借用木星的动能大幅度提高地球相对于太阳流浪速度的现象。通过类比花样滑冰运动，我们可以简单理解这一现象：当女运动员滑向较重的男运动员时，男运动员顺势一甩就可以让她获得更高的滑行速度，为后续动作做铺垫。这种类似“乾坤大挪移”的现象是能量守恒定律在太阳系中的完美应用，其结果是借用了木星绕太阳的一小部分动能，补给了擦肩而过的地球，使其获得非常可观的甩出太阳系的速度。
3.太阳真的会老化吞没地球吗？目前不会但几十亿年后可能发生
在电影《流浪地球2》中，之所以要“流浪”，是因为太阳极速老化迅速膨胀，即将在百年后吞没地球，人类才想到这种自救的方式。而在现实世界中，太阳是否有老化可能？
徐留芳：从目前来看，电影中所展示的太阳急速老化的现象，即“氦闪”大概率不会发生。目前的太阳正处于壮年期，这一时期太阳主要靠氢聚变成氦爆发出能量，同时在万有引力的作用下维持其正常发光发热的太阳活动，这大约可以维持太阳几十亿年的“健康”状况。
不过，电影所展示的“氦闪”在未来几十亿年后是有可能发生的，届时我们的太阳核心的大部分氢燃料所剩无几，随着温度不断升高开始引爆以氦为燃料的聚变反应，因后者爆发的能量超出了太阳的万有引力所能束缚的界限，从而导致太阳内部几秒钟内就发生急剧的氦聚变反应，形成“氦闪”，同时太阳表面强力膨胀，已然可以吞没地球。
4.太空电梯可能实现吗？在人类未来研发计划中
在《流浪地球2》中，利用太空电梯从地球链接到宇宙空间站，实现外太空和地球之间的物资运输。这有实现的可能吗？
徐留芳：“太空电梯”在很多早期科幻书中都有提到，它的出现是为了改变目前以火箭运输的方式，而成为一种太空“高速公路”的方式，这会大大提高运输效率并降低成本。而“太空电梯”能否实现依赖于人类对高强度且极其轻的材料的研究以及相关技术的支撑，目前最有可能接近这些要求的材料就是纳米材料，而且世界上已经有一些公司，包括我们国家的一些研究机构将“太空电梯”设计列入自己的未来研发计划里。
5.核弹能炸碎月球？目前难以实现但是一种思路
在《流浪地球2》里，为了防止月球撞上地球，飞行员把全世界的核弹运送到月球上按着相控阵的形式布弹，导致月球的核聚变反应。这能够实现吗？
徐留芳：首先纠正，可能引发月球核聚变的不是原子弹，而是能量更大的氢弹。
要想引发月球核聚变是极其困难的，人类目前所有核弹能量加在一起也远远不足以引爆整个月球核聚变。电影采用这种“相控阵”技术的设计是提供了一种极其聪明的思路，它利用冲击波可以叠加的原理，通过精密设计引爆时间，将几千枚按同心圆排列的核弹分批次引爆，使得它们的冲击波同步传到圆心形成最强的叠加效应，从而可能引发这一小片区域的月球发生重核聚变，进而再引发更多部分的月球核聚变。
虽然目前看起来也很难实现，但已经是一种很好的思路。
硬核科幻给予人美好的愿景
和普通观众一样，徐留芳教授同样也喜欢看《流浪地球2》，同样关注着科幻故事中对人类未来的畅想。在采访的最后，他说：“这些硬核的科幻电影背后都蕴含着丰富的科学知识，虽然目前看起来有些还不能实现，但科幻作品给人类描绘了未来美好生活的愿景，而重视以物理为首的基础科学的学习则是实现这一愿景的必要之路。”
吉林大学物理学科作为全国仅有的几所双一流物理学科，有着丰富的历史积淀、浓郁的学习氛围、卓越创新的发展理念，徐留芳说：“如果你既想仰望星空又会脚踏实地，那么欢迎来到吉林大学报考和深造，把故事中的美好未来一一实现。”
中国吉林网 吉刻APP记者 殷维
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来源：中国吉林网
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