太陽急速衰老，即將毀滅地球，人類不得不推動地球逃亡。為此，人類造了上萬臺行星發(fā)動機，利用其巨大的推力把地球推離公轉(zhuǎn)軌道，飛離太陽系，準備飛向半人馬星座的比鄰星。這是春節(jié)刷屏的國產(chǎn)硬核科幻電影《流浪地球》的主要劇情。

《流浪地球》中有兩個基本設(shè)定：一是太陽衰老后體積擴大數(shù)百倍，對地球造成毀滅性威脅，地球必須踏上流浪之路，其二是推動地球流浪的重核聚變發(fā)動機。

這兩個設(shè)定，都有物理理論依據(jù)，且都涉及到核能的另一支柱：聚變能。

聚變能，是宇宙的能量源泉，所謂宇宙之火。宇宙中無數(shù)恒星的形成，成長，直至衰亡，都是核聚變直接推動的。對于我們來說，核聚變既孕育了太陽系，也迫使地球逃離太陽系。

讓我們從宇宙早期恒星的形成說起吧。

一、太陽系的誕生

在大爆炸之初，近似真空的宇宙中（每立方厘米空間中含有一個氫原子），稀疏的彌散著無數(shù)的氫和氦，這些物質(zhì)因為萬有引力而相互吸引，逐漸形成了一團一團的星云。隨著密度的增加，星云內(nèi)的溫度也不斷升高，漸漸聚集成恒星早期的原始星云。

原始星云繼續(xù)收縮，漸漸形成了原始恒星。而星云收縮的湍流讓原始恒星開始緩慢的自轉(zhuǎn)。

原始恒星的自轉(zhuǎn)將表面的塵埃物質(zhì)集中在其赤道面附近，由于離心力的作用，一部分物質(zhì)被甩出來，形成星子，星子之間相互碰撞，聚合，形成繞原始恒星旋轉(zhuǎn)的行星胚胎。同時，主要成分為氫氣的原始恒星依然在繼續(xù)不斷塌縮。

隨著原始恒星繼續(xù)塌縮，原始恒星核心的壓力和溫度不斷上升，氫原子重新變?yōu)榈入x子體狀態(tài)。當(dāng)恒星核的密度和溫度滿足條件時，發(fā)生初的輕核聚變反應(yīng)：

四個氫核聚變?yōu)橐粋€氦核，釋放出巨大的聚變能。

一顆新恒星在蒼茫的宇宙中誕生，照亮宇宙的一角。太陽就是如此誕生的。

隨后，圍繞恒星運轉(zhuǎn)的行星胚胎，則發(fā)育為原始的行星。地球就是如此誕生的。

先有萬有引力形成星胎，后有輕核聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)化點亮宇宙，這是宇宙中星系形成的基本過程。

正是按這個次序，《流浪地球》中，麥克隋在危機情況下先拜牛頓，再拜愛因斯坦，顯示了我國未來年輕人較高的科學(xué)素養(yǎng)。

二、不是每個恒星都是太陽

當(dāng)我們把恒星按質(zhì)量大小排列，在觀察它們就會發(fā)現(xiàn)，隨著恒星質(zhì)量線性增加，恒星放射出的能量卻呈數(shù)量級的增加，畢竟，聚變這種宇宙之火燒到越旺，其氫燃料的消耗也就越快。

恒星質(zhì)量大不一定好，因為大恒星都是短壽的。而恒星質(zhì)量小，雖然長壽，卻只能茍安于宇宙一角，因為其發(fā)出的能量相對有限。

地球化40多億年的時間孕育生命，需要兩個條件，能量和時間。進化需要漫長的時間，而能量則為生命注入動力。

一顆小恒星的光熱不足以讓地球孕育生命，一顆大恒星由于壽命太短，幾百萬年壽命也根本不足以讓地球上的原始湯進化出高等生物。

只有太陽這種中等質(zhì)量的恒星，才能在時間和能量兩個方面取得平衡，使地球在太陽一百億年壽命中，花40億年讓地球進化出人類，再提供60億年時間，讓人類找到太陽衰亡后的未來。

三、地球注定流浪

現(xiàn)在，太陽誕生近50億年，正值壯年，也是人類發(fā)展的黃金時期，但這種黃金時期不可能永恒存在，因為太陽也有壽命。

宇宙中，紅，白矮星，紅矮星，黑矮星，蟹狀星云，黑洞，都是恒星死亡后的尸骸，作為一顆普通的恒星，太陽也有死亡的那天。

隨著聚變反應(yīng)的進行，太陽內(nèi)部的氫不斷被消耗，形變一個不能發(fā)生核聚變的氦核，維持太陽光熱的能量，只能來源于氦核外層的氫聚變反應(yīng)。隨著時間推移，氦核越來越大，氦核周圍的溫度和密度越來越低。

當(dāng)氫的消耗達到15%時，太陽就開始不穩(wěn)定了。這個時候，太陽開始走向生命的終點。這是約50億年后的事。

這個時候，地球能留在原地，送太陽母親一程嗎？不行！因為太陽的死亡是狂暴的，他要毀滅周圍的一切！

太陽的氦核由于不產(chǎn)生能量，所以其溫度是一樣的，稱之為同溫氦核。當(dāng)這個氦核質(zhì)量達到太陽質(zhì)量的15%左右時，氦核內(nèi)部溫度頂不住自身引力，會猛烈的向中心塌縮。

塌縮會使得氦核產(chǎn)生巨大的能量。這些能量使得太陽的外殼開始急劇膨脹，增加到原來體積的數(shù)百倍，這個時候，如果地球還停留在原來的位置，會被燒得連渣都不剩。

這個時候，地球不得不離開太陽，尋找新的母星作為依靠。《流浪地球》雖然是科幻小說的情景，但地球卻真的注定要流浪。

世界末日是真實存在的，只是在50億年之后。所以正如劉慈欣所說：“總要有人思考世界末日。”

四、終ji解決方案，重核聚變

地球在宇宙中流浪，需要消耗巨大的能量，如《流浪地球》中所描述，的能源是聚變能。但是普通的氫聚變不僅成本高，而且地球上氫儲量，也根本無法支撐地球克服太陽的引力去流浪。

地球靠什么流浪？太陽已經(jīng)給人類提供了解決方案，重核聚變。

要推動地球要流浪，人類所能想到的靠譜的能量，只能來源于重核聚變（盡管這個設(shè)定細節(jié)上有許多BUG）。

關(guān)于重核聚變，《流浪地球》中并沒有細說，只是簡單地說了一句“燒石頭”。但這些科幻情節(jié)，在宇宙中其實每天都在發(fā)生。

太陽在同溫氦核塌縮后，馬上涅槃重生，變?yōu)榱艘活w紅。此時的太陽，將進行一種更驚艷的核聚變反應(yīng)：氦核聚變。

在可控核聚變都還是夢想的今天，談重核聚變似乎太過于科幻。但事實上，華麗變身后，成為紅的太陽，正是靠著重核聚變能，維持它的新的生命歷程。

太陽氦核的塌縮，使得太陽中心的溫度繼續(xù)升高。當(dāng)溫度達到1億度，密度達到1噸每立方厘米時，氦核開始發(fā)生聚變反應(yīng)。

兩個氦核聚變生成一個鈹核，并發(fā)出的伽馬射線。

同時，

一個氦核和一個鈹核反應(yīng)，生成一個碳核，并發(fā)出伽馬射線。

此時，涅槃后的太陽作為一顆新生的紅，繼續(xù)點亮宇宙。約10億年后，當(dāng)氦消耗得差不多的時候，如同太陽次塌縮一樣，太陽繼續(xù)塌縮，產(chǎn)生更高的溫度和密度。這個時候，進一步的重核聚變反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生：

碳和氫聚變形成氧，氧繼續(xù)聚變，形成氖和鎂……

隨著太陽中心溫度和密度繼續(xù)升高，這些聚變生成的重核再繼續(xù)聚變，后，核心溫度可以達到10億度以上，聚變反應(yīng)直到聚變?yōu)殍F終止。因為鐵之后的聚變反應(yīng)，不產(chǎn)生能量，而是要吸收能量。

在宇宙中，一百億年很短，太陽在紅的后階段，可能會發(fā)生超新星爆發(fā)，用自己后的能量照亮宇宙，形成瑰麗奇妙的星云，一如現(xiàn)在的蟹狀星云，而余下的內(nèi)核，則變成白矮星，然后變成紅矮星，終變成不發(fā)光的黑矮星，成為自己在宇宙中的后形象。

而太陽物質(zhì)拋射形成的星云，又可能重新聚合，形成新的恒星或行星，孕育新的智慧生命。

不論從時間和空間上來說，人類都是渺小的，在宇宙中連一粒塵埃都算不上。我們常常用蚍蜉撼大樹，來嘲笑他人自不量力。從上帝視角看，人類這些塵埃都算不上的東西去思考整個宇宙，豈不是有點荒唐？

然而，如果蚍蜉真的撼動了大樹，那種震撼絕不亞于超新星爆發(fā)。而人類以其智慧撼動的宇宙的一角，那種震撼也非言語可以形容的。

在《流浪地球》中，當(dāng)觀眾看到地球被可以驗證的物理原理推動（雖然有BUG），緩慢遠離地球時，觀眾感受到的不僅僅是震撼，還能看到撼動宇宙的希望，這正是劉慈欣的硬科幻魅力之所在。

這里，再展望一下核聚變。目前，雖然離掌握可控的氫聚變還有一段距離，但人類在可控核聚變方面已經(jīng)取得了很大的進展，人類的思想，應(yīng)該可以不懼怕時間。

也有人過于樂觀，認為掌握了可控核聚變技術(shù)就等于掌握了宇宙終ji能源，但實際上，掌握氫聚變，只是邁出探索聚變技術(shù)的步，更苛刻的重核聚變技術(shù)，終將需要人類去探索。

畢竟，地球注定要流浪。

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