三、《流浪地球》——尋找人類新家園

《流浪地球》作為中國首部硬科幻特效大片，開創(chuàng)了中國科幻電影的新時(shí)代。該片講述了為了躲避太陽即將發(fā)生的“氦閃”，人類將開啟“流浪地球”計(jì)劃，試圖帶著地球一起出走太陽系，尋找人類新家園的故事。

太陽是一顆恒星，它的能量來源是核聚變。太陽的核心每秒可聚變6.2億噸氫。隨著太陽中心區(qū)的氫燃燒殆盡，由于沒有核反應(yīng)對(duì)抗重力，恒星中心附近的物質(zhì)開始向核心擠壓，不斷增高核心的溫度。距離核心較遠(yuǎn)的一些殘存的氫在核心釋放的高溫作用下被點(diǎn)燃，驅(qū)動(dòng)太陽的外層不斷向外膨脹，相繼吞并水星與金星的軌道，并有可能吞沒地球的軌道。此時(shí)的太陽已經(jīng)退出了主序恒星的隊(duì)伍，變成了一顆紅巨星。接著，太陽除了外部的氫殼繼續(xù)發(fā)生核聚變反應(yīng)外，內(nèi)核殘存的氦在不斷升高的溫度下被“點(diǎn)燃”，在數(shù)分鐘內(nèi)，相當(dāng)于太陽質(zhì)量40%的氦被劇烈“燃燒”成碳，釋放的能量大致相當(dāng)于太陽在當(dāng)前狀態(tài)下持續(xù)數(shù)百萬年所釋放的能量。這種現(xiàn)象被科學(xué)家稱為“氦閃”。“氦閃”相當(dāng)于一種劇烈的恒星爆炸，產(chǎn)生的能量能夠瞬間毀滅整個(gè)地球的生命和生態(tài)環(huán)境，這種情況下，即便有生物能夠幸存也會(huì)因?yàn)闊o法適應(yīng)環(huán)境而死亡。

雖然太陽最終會(huì)毀滅，但是我們不必?fù)?dān)心，因?yàn)樘柕膲勖?00億年，現(xiàn)在太陽的年齡是45億歲，它還剩下50多億年的壽命。

2018年8月，以美國天體物理學(xué)家尤金·帕克命名的帕克號(hào)太陽探測器發(fā)射升空。

上世紀(jì)中葉，權(quán)威學(xué)者查普曼提出的靜態(tài)太陽大氣理論成為當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)。該理論認(rèn)為，太陽大氣一方面受到太陽超高溫度下形成的向外膨脹力的作用，另一方面又受到太陽自身引力的作用，兩種力實(shí)現(xiàn)平衡，形成了太陽大氣的靜止?fàn)顟B(tài)。但也有科學(xué)家提出了不同看法，1956年德國科學(xué)家路德維希·比爾曼通過觀察彗星“尾巴”的朝向指出，彗星的一條“尾巴”之所以總是背向太陽，是由于彗星的揮發(fā)物受到了太陽上吹來的風(fēng)的影響，被吹向了與太陽相反的方向，從而形成了彗尾。這一學(xué)說在當(dāng)時(shí)并未受到廣泛認(rèn)可，美國芝加哥大學(xué)教授約翰·辛普森便認(rèn)為該學(xué)說與權(quán)威理論相悖，于是他將驗(yàn)證這一假說的任務(wù)交給了他的學(xué)生——尤金·帕克。當(dāng)時(shí)還是研究生的尤金·帕克便以查普曼的靜態(tài)太陽大氣理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)。但最終得出的結(jié)果卻令他大為震驚。計(jì)算結(jié)果顯示，如果以靜態(tài)太陽大氣為條件，則在距離太陽無窮遠(yuǎn)的地方，依然存在著巨大的太陽大氣壓強(qiáng)。這個(gè)明顯矛盾的結(jié)果讓尤金·帕克意識(shí)到，查普曼的理論并不正確。再加之此前比爾曼提出的假說，帕克認(rèn)為，太陽大氣不是靜止的，而是一直處于活躍狀態(tài)，并持續(xù)向外拋出粒子。通過計(jì)算，尤金·帕克指出太陽大氣粒子在脫離太陽引力后會(huì)不斷加速，其在地球附近的速度可達(dá)到每秒數(shù)百公里，尤金·帕克將其命名為太陽風(fēng)。

太陽風(fēng)是一種連續(xù)存在，來自太陽并以200-800km/s的速度運(yùn)動(dòng)的等離子體流。太陽風(fēng)的存在不僅影響著太陽系的磁場結(jié)構(gòu)，而且在接近地球時(shí)會(huì)與地球的磁場相互作用，有時(shí)會(huì)引起極光和其他電現(xiàn)象。盡管太陽風(fēng)的組成主要是基本粒子，但其流動(dòng)產(chǎn)生的效應(yīng)與氣體流動(dòng)相似，因此得名太陽風(fēng)。

太陽風(fēng)暴是指太陽在黑子活動(dòng)高峰階段產(chǎn)生的劇烈爆發(fā)活動(dòng)。這種爆發(fā)會(huì)釋放大量帶電高速粒子，由此產(chǎn)生的粒子流能夠在一天時(shí)間內(nèi)到達(dá)地球。1859年9月1日發(fā)生的一場超級(jí)太陽風(fēng)暴，被稱為卡林頓事件，這成為人類研究太陽風(fēng)暴的開端?？诸D事件中產(chǎn)生的極光非常強(qiáng)烈，以至于包括夏威夷在內(nèi)的地球低緯度地區(qū)都能看到。那時(shí)人類還沒有進(jìn)入現(xiàn)代科技社會(huì)，所以影響相對(duì)較小，但即使如此，歐洲和北美的電報(bào)系統(tǒng)也出現(xiàn)了失靈現(xiàn)象，一些電報(bào)員甚至遭受電擊。

未來預(yù)測太陽風(fēng)將成為太陽物理學(xué)的重要領(lǐng)域之一。預(yù)測太陽風(fēng)的影響和行為能夠幫助人類社會(huì)及時(shí)做出防御措施，避免可能發(fā)生的行業(yè)癱瘓和經(jīng)濟(jì)損失。此外，預(yù)測太陽風(fēng)還對(duì)航天員的安全具有非常重要的意義。

在帕克號(hào)進(jìn)入太陽大氣之前，距離太陽最近的人造探測器是“太陽神2號(hào)”，其在1976年時(shí)曾抵達(dá)過距離太陽4273萬千米處。而帕克號(hào)之所以能夠和太陽進(jìn)行前所未有的“親密接觸”，主要得益于其“夾心餅干”結(jié)構(gòu)的隔熱罩。該隔熱罩被安裝在探測器面向太陽的一側(cè)，由厚度約為12厘米的碳復(fù)合材料制成，具體結(jié)構(gòu)為兩塊碳纖維面板之間夾著一層厚約11.4厘米的碳復(fù)合泡沫材料。憑借著這塊“夾心餅干”的保護(hù)，隔熱罩面向太陽的一側(cè)溫度高達(dá)約1371攝氏度，而隔熱罩的另一側(cè)則僅為29攝氏度。按照計(jì)劃，帕克號(hào)將在2024年12月，逼近至距離太陽表面約616萬千米處。由于日冕的范圍從太陽表面向外延伸超過1000萬千米，因此帕克號(hào)也將成為首個(gè)進(jìn)入日冕層進(jìn)行觀測的探測器。帕克號(hào)在任務(wù)周期內(nèi)能夠24次飛掠太陽，這樣探測器就有足夠的時(shí)間來收集數(shù)據(jù)。而在最后3次接近太陽的時(shí)候，帕克號(hào)的最高速度將會(huì)達(dá)到200千米/秒，成為有史以來速度最快的探測器。200千米/秒是什么概念？北京到上海之間的直線距離大概是1200多千米，如果按這個(gè)速度，帕克號(hào)探測器從北京飛到上海只需要6秒鐘。

2021年10月14日，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”，實(shí)現(xiàn)我國太陽探測零的突破，標(biāo)志著我國正式步入“探日”時(shí)代。

“夸父一號(hào)”衛(wèi)星全稱先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)（ASO-S），是一顆綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，于2022年10月9日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。這顆衛(wèi)星的科學(xué)目標(biāo)為“一磁兩暴”，即同時(shí)觀測太陽磁場及太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，并研究它們的形成、演化、相互作用、關(guān)聯(lián)等，同時(shí)為空間天氣預(yù)報(bào)提供支持。

“羲和號(hào)”與“夸父一號(hào)”名字的由來。羲和是我國古代神話中的太陽女神。“羲和號(hào)”的命名取義“效法羲和馭天馬，志在長空牧群星”，象征著中國對(duì)太陽探索的緣起與拓展。“夸父一號(hào)”的名字來源于我國古代神話傳說中夸父逐日的故事。這個(gè)命名不僅代表了中國人對(duì)太陽不懈追求的精神，也寓意著該衛(wèi)星將成為中國綜合性太陽觀測新時(shí)代的開創(chuàng)者。“夸父”一詞在中國文化中象征著勇敢、堅(jiān)毅和不屈不撓的精神，這與空間科學(xué)衛(wèi)星的探索和研究使命相契合。

從“羲和號(hào)”和“夸父一號(hào)”可以看出中國人有自己的太空浪漫。我再舉幾個(gè)例子。“天問一號(hào)”的名字來源于中國古代偉大的詩人屈原的長詩《天問》?！短靻枴分邪藢?duì)天地、自然和人世等事物的想象與發(fā)問，涵蓋了宇宙起源、天地構(gòu)造以及星辰往昔等多個(gè)方面。因此，“天問一號(hào)”既代表了對(duì)中國古代哲學(xué)思想的致敬，也象征著對(duì)科學(xué)真理的不斷探索和追求。“祝融號(hào)”的命名來源于我國古代神話中的火神。“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的名字源自中國古代對(duì)北斗星的崇拜和對(duì)導(dǎo)航功能的認(rèn)識(shí)。“神舟飛船”的名字寓意“神奇的天河之舟”，“神舟”既是“神州”的諧音，又含有神氣和神采飛揚(yáng)之意。

2016年，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空。這使我國在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。“墨子號(hào)”的名字來源于我國古代先賢墨子。墨子是墨家學(xué)派創(chuàng)始人，《墨經(jīng)》里記載了世界上第一個(gè)“小孔成像”實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)解釋了小孔成倒像的原因，這是現(xiàn)代照相技術(shù)原理的起源。

另外，“天宮一號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室、“悟空號(hào)”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星、“玉兔號(hào)”月球車的命名，都體現(xiàn)了中國人對(duì)太空探索的美好想象。

回到《流浪地球》這部電影。在電影中，人類在地球上建造了上萬座重核聚變行星發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生上百萬億噸的推力，把地球當(dāng)成一個(gè)龐大的宇宙飛船，駛離現(xiàn)有軌道，駛向距離太陽系最近的一顆恒星——比鄰星，從而開啟了一段長達(dá)2500年的星際旅行。那么，在電影中，人類為什么要選擇比鄰星作為最終目的地？因?yàn)楸揉徯鞘浅栔饩嚯x地球最近的一顆恒星，距離我們4.2光年。但是，從實(shí)際情況來看，比鄰星并不是一個(gè)宜居的目的地。但是，我們可以暢想，隨著人類科技的高速發(fā)展，我們肯定會(huì)找到宜居的星球。

人類是不是宇宙中唯一的智慧生命？究竟有沒有外星人？怎么找到外星人？2018年4月19日，美國太空探索技術(shù)公司的“獵鷹9”火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空，將探測器“凌日系外行星勘測衛(wèi)星”（簡稱“苔絲”）送入太空。“苔絲”的主要使命是在兩年內(nèi)“掃描”超過20萬顆太陽系外離地球“最近、最亮”的恒星，確認(rèn)是否有行星圍繞它們公轉(zhuǎn)。“苔絲”采用“凌日法”，原理為行星從恒星前方經(jīng)過時(shí)，可觀察到恒星微弱“變暗”，天文學(xué)家認(rèn)為這是系外行星存在的間接證據(jù)。

2021年12月25日，美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空。這是人類歷史上最強(qiáng)太空望遠(yuǎn)鏡，歷時(shí)25年、耗資100億美金建造。這臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡的升空，正式開啟探索宇宙起源奧秘和尋找系外行星的使命。

在太空望遠(yuǎn)鏡的研制方面，我國也會(huì)在不久的將來發(fā)射太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)系外行星進(jìn)行探測。必須指出的是，外星文明的出現(xiàn)概率及誕生時(shí)間是不可預(yù)測的，因此理論預(yù)估的結(jié)果存在很大的不確定性。然而，隨著天文觀測技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)這類研究進(jìn)行定量計(jì)算已經(jīng)成為可能。通過這些定量計(jì)算，我們才能有效地判斷某些可疑信號(hào)是否確實(shí)由地外文明發(fā)出。

凝視星空讓人們彼此更親近，因?yàn)樗嵝盐覀?，我們本質(zhì)上是一顆小小星球上的旅伴。人類通過科幻作品表達(dá)了對(duì)宇宙的向往，而這種向往又為人類探索宇宙提供了不竭的動(dòng)力。在對(duì)宇宙的探索中，讓我們懷著更大的勇氣和信心，走向星河的更深處；讓我們帶著更多的智慧和善良，去尋找屬于人類的未來。