随着电影《流浪地球》的热映，网上有不少针对电影和小说情节的质疑。本文是昨天接受杭州《都市快报》采访，针对网上流传的“科学BUG”的一些交流记录。限于篇幅，报道最终选取了其中的一部分。本文是昨天采访中探讨的几个问题的完整版：
报道电子版：
《流浪地球》，杭州的天文专家怎么看！
质疑1：电影《流浪地球》中，1万座行星发动机，总计万亿吨推力，能不能把地球加速到光速的千分之五？
原著和电影里，关于整个“流浪地球计划”的设定如下：
第一步，建设1万座行星发动机，并用行星发动机使地球停止转动；
第二步，全功率开动行星发动机，使地球加速到逃逸速度，飞出太阳系；
第三步，用年时间，将地球加速到光速的千分之五，然后滑行年，飞向比邻星；
第四步，掉转发动机，用年时间减速；
第五步，地球泊入比邻星轨道，并重新自转，成为这颗恒星的卫星。
网上很多人，包括知乎上也有很多回答，都是想当然的认为这样的方式推不动地球。或者认为这个推力无法摆脱太阳的引力，更无法加速到光速的千分之五。但实际上，只有经过准确的计算，我们才能真正知道，这里的设定到底是不是一个科学上的BUG。
首先，我们需要明白：万亿吨的推力，是在太阳的引力、与地球在公转轨道的离心力平衡之外的。也就是说在任意时刻，由于地球总是围绕太阳在做公转。在这个公转运动中，太阳对地球的引力，与地球公转的离心力之间，每时每刻都是平衡的——也就是说这两个力的合力，数学上为0。
而流浪地球上的行星发动机，则是通过重元素聚变、反向抛洒等离子束，而向地球施加一个恒定、持久的反作用力的过程。而这个反作用力是独立于引力和离心力的平衡之外的。
也就是说，我们需要明白的是：不存在这个力能不能推动地球的问题。而是只要存在一个持久、恒定的外力，那么地球就一定会在这个力的作用下，公转轨道逐渐变大、运行速度变快。
因此我们需要计算的是：电影里的这个力，以及年的时间，相对于地球的重量，是不是足以加速到光速千分之五，也就是0km/s，这才是正确的问题。
我们知道，地球的质量是，近似于6*10^24kg。而电影中的推力是万亿吨，换算成力，则是近似于1.5*10^19牛顿。
我们知道加速度A=F/M，F是推力，M是地球质量。由上可以得出，1万座行星发动机对地球的加速度为
A=F/M=(1.5*10^19)/(6*10^24)
=2.5*10^(-5)m/s^2
也就是说这个加速度，是十万分之2.5米/秒平方。这个加速度在日常生活中是几乎忽略不计的，以人的感知，非常非常小。但是这个加速度，能不能带领地球加速到光速千分之五，乃至带领人类到达4.2光年外的半人马座呢？我们继续计算：
流浪地球中设定的加速时间是年，也就是**24*=1.57*10^10s。我们知道速度=加速度x时间。那么经过年，地球最终被加速到的速度是：
(2.5*10^-5)*(1.57*10^10)=3.94*10^5米/秒
=KM/S。
这个速度相当于光速的千分之1.4，相比电影中提到的千分之五，有一些差距。而要在年间加速到光速千分之五，至少需要4万座发动机才行。但是除了以上的计算外，我们知道，在电影中人类用50年左右建成了1万座行星发动机，而流浪地球的加速阶段是年。因此合理推算，随着时间的进行和科技进步，人类完全有能力逐渐将行星发动机的数量提升到4万座的数量。
因此我认为：流浪地球电影中的1万座行星发动机，共计万亿吨推力，是可以将地球加速到约km/s，即光速的千分之1.4的。而随着更多行星发动机的建设，在年内建设4万座行星发动机，将地球加速到光速的千分之五，是完全合理和有可能的。因此这个问题，并不应该被当作一个科学BUG。
质疑2：这么大的推力，地球地质结构是否会被压垮？地壳是否会在加速过程中被压变形了？
很多人想当然的认为，光速的千分之五是一个很大的速度，这个速度下肯定地球也变形了、人类更是无法承受。但是我们知道，与“承受力”相关的，是加速度，而不是速度。根据牛顿第一定律，也就是惯性定律，物体以恒定速度运行，则在这个参考系当中，人是无感知的。在人的感知中，光速千分之五运行的地球，与静止状态没有区别，不存在“这么快速度人类无法承受”的问题。
类似的，就像电影中的光速飞船，人体一样是没有任何异常的。只要人类和飞船、地球是相对静止的，而地球是近似于恒定速度运行的，人就毫无感知。而刚才我们算过，整个过程中，地球的加速度大概是万分之0.25m/s^2，这是一个非常非常小的加速度。所以人和地球是不会因为这个“速度”、“加速度”发生什么变化的。
因此我们真正需要问的，不是这个速度下，地壳会不会变形。正确的问题应该是：单台亿吨推力下，行星发动机下面的地面，能否能承受反作用力带来的压强？
我们看到，小说和电影里的设定，行星发动机的尺寸是占地半径在30-KM范围，占地约0平方公里，高度超过1万米。单台行星发动机推力、以及由此产生的反作用力为单台亿吨。
我们做一个简单的计算，假设一座底面积0平方公里，高度米的石质山峰，其重量是多少？如果说一座米高的石质山峰，其重量小于亿吨，那么显然，同样的一台行星发动机的反作用力，当然也不会对地壳有什么明显的影响。
那么根据计算，这样一座山峰，假设其平均密度为5g/cm3，山形为匀称的圆锥体。体积等于底面积x高度再除以3。那么很容易计算，这座山峰的重量等于:
0*0.1*0*0*0/3*5
=1.67*10^11吨，也就是亿吨，大于亿吨。
因此，一座占地0平方公里，高度米（很低）的山峰，重量都达到了亿吨，而这样的山峰在地球上原本就比比皆是。因此同样占地0平方公里的行星发动机，亿吨推力，显然是不会对地球表面产生任何显著的改变的。
因此，这个质疑，也并不是一个科学上的“BUG”。
质疑3：电影最后的氢氧混合，是否会引起爆炸？即使产生爆炸，是否能够将地球推离？
我们知道，爆炸的发生，是有严格的要求的。氢气和氧气的爆炸，要求氢氧的摩尔比例要达到接近2:1的比例。
我们知道，木星的质量是1.9*10^27kg，是地球的倍。而木星中的氢含量高于90%，而地球大气总质量是5.21*10^18kg，氧气占20%，即约1*10^18Kg。不到木星氢含量的10亿分之一。
因此首先第一点，哪怕地球上的所有氧气都被抽离到木星表面，并且与氢气均匀混合。那这些氧气的浓度也远远达不到爆炸所需要的浓度和比例，也就是说，这样的氢氧比例，只会在木星表面上产生“燃烧”，而根本不会发生“爆炸”。
第二，假设这所有的氢氧发生燃烧或者“爆炸”。这个过程中产生的能量，即使全部以固定角度对地球做功，能够对地球产生多大的影响？
我们知道，氧原子的重量大约是氢原子重量的16倍。氢氧燃烧中，两个氢原子和1个氧原子结合。所以地球上全部氧气，共计可以与1.25*10^17kg氢气进行反应，即相当于大约12.5万亿吨氢气燃烧，所产生的热量。
我们知道，氢气的燃烧值是1.43*10^8J/kg，因此这些氢气燃烧，最终大约能产生1.8*10^25J能量。
假设这个能量全部转化为推动地球的动能。我们知道E=1/2*M*(V2^2-V1^2)，V1是地球在爆炸前的速度，V2是地球在爆炸后的速度，M是地球的质量6*10^24KG。考虑到作用前地球相对于木星的速度已达到10^4m/s量级（每秒数十公里），因此作用后V2相对于V1的改变，将远远低于1m/s。相对于木星的逃逸速度，几乎可以忽略不计。
所以说：
第一，即使地球的氧气全部被抽到木星，由于浓度太低也不会发生爆炸；
第二，由于木星的引力远大于地球，因此只有地球氧气单方面被抽到木星表面，而木星的氢气并不会被地球吸引到7万公里外的地球附近。因此即便发生爆炸，也仅仅是在木星表面发生，而不会像电影所说，顺着吸积通道冲向地球；
第三，哪怕爆炸或者说燃烧的所有能量，全部在地球表面，定向对地球做功。产生的能量也改变不了地球哪怕1m/s的速度，更不可能把地球从木星的引力捕获中解救出来。
因此可以说，这个情节更多是电影剧组基于全人类的救援，而创作出的一个美好的愿望。希望以刘培强和空间站的牺牲，完成对地球和全人类的拯救。但是从科学上来讲，其实正如MOSS的计算结果，这个方案是并不成立的，推离地球的结果也并不会发生。如果在实际情况下，地球将不可避免的被木星引力捕获，并最终与木星相撞。
值得一提的是，最后的这个情节，是在刘慈欣的原著《流浪地球》中所没有的，是电影中创作的一个独立于小说以外的情节，与小说无关。这也是我个人认为，电影的基础设定中唯一一处，与科学定律不符的、真正可以称得上“BUG”的地方。更多地是一个被全人类努力所感动的，一个美好的愿望。
三个网上争议最多的、广泛质疑的关于基础设定的BUG就说明完了。
其他还有几个有趣的地方：
问题1：片中，美国救援队出镜是最少的，是不是民族主义？甚至是“太空战狼”？
我个人认为，应该不存在这个考虑。因为影片基本上发生在亚洲地区，从北京、济宁、杭州，到印度尼西亚的苏拉威西，都是在亚洲区域。
考虑到电影后半段，地球大气已经稀薄到不能支撑飞机的飞行了。而美国距离苏拉威西的距离超过1万公里，开运输车翻越太平洋过来显然不现实。而电影当中，行星发动机是在全球范围内损坏。因此我们有理由相信，美国救援队也在全力抢救北美洲的发动机，而不是舍近求远赶来亚洲救援。
有理由相信，美国救援团队只是没有出现在影片的镜头里。但最终%的赤道转向发动机重启成功，相信美国团队也一定付出了艰苦卓绝的努力。
问题2：片中，救援队人拉火石，徒步到杭州，靠不靠谱？
这其实是“外骨骼”的作用。其实只要仔细看影片，就会发现无论是刘启，还是救援队的王磊等人，在宇航服外面，都是有一套“外骨骼”系统的。这个外骨骼，从最早刘启在地下城破坏电力系统，帮助韩多多逃课；到后来在济宁派出所地震里，刘启用外骨骼机械手拉坏看守所铁门，营救中国心蒂姆。这套外骨骼都是有体现的。
这个技术其实在今天的年，实验环境下已经有具备可用性的产品了，当然在实际应用中还并不成熟。而这个设定也在很多科幻电影中出现过，有理由相信在流浪地球时代，已经被广泛运用。
因此在外骨骼系统的助力下，救援队无论是“人拉火石”，还是最后“手推撞针”都是有其合理性的，并不应该作为被黑的点。
而也是因为这个原因，影片中由于队员们人拉火石，导致外骨骼过载、能量消耗过大。因此其中一名队员的电池最终耗尽，导致无法为身体保暖。也就是影片中途演到的，一名王磊的队员“活活被冻死的”。
问题3：为什么火石不放在行星发动机附近，而是在出事之后，才牺牲了上百万人、千里迢迢运输？
电影中借韩子昂说明过，在影片开始之前，行星发动机已经超过30年没有熄火了。电影中由于木星引力而导致的行星发动机大面积瘫痪，是很小的小概率事件。
当然，即便如此，正常情况下“火石”这样重要的备用部件，也应该在行星发动机附近存放。因此这里就要说到第二个问题：在电影中一闪而过，但在原著的小说里却占据很大分量的“叛军”。
在小说里，从“流浪地球”计划开始，叛军就一直存在。在叛军看来，预测已经过去了三百多年（电影是几十年），而传说中的“氦闪”却从未发生。而为了实施“流浪地球”计划，整个地球社会实施着高度极权的管理方式，并且为此超过35亿人死亡。
在叛军看来，太阳毁灭只是一个根本不存在的借口。只不过是联合政府为了一己私利，为了得到极权统治而编造出来的借口，却让整个人类和地球付出了不可想象的代价。因此包括“火石”和行星发动机在内，都是叛军重点攻击和毁坏的对象。叛军的最终目标，是推翻联合政府，然后调转行星发动机方向，让地球重新回到原来的绕太阳的公转轨道。
在小说的最后，叛军终于推翻了联合政府。而联合政府在最后的地面控制中心，为了避免控制行星发动机运行的总系统被摧毁，而自愿放弃了抵抗，0名联合政府成员和科学家被全体处以死刑。
但具有讽刺意味的是，就在联合政府成员被处死的同时，太阳氦闪终于爆发。由于地球已经飞到了安全距离，因此地球终于避免了毁灭，但联合政府成员却无法亲眼看到这一天。
其实，就像上面这些问题探讨的过程中大家所看到的，原著《流量地球》所覆盖的内容，要远远超过电影本身。和很多人想象得不同，原著《流浪地球》并不是一部长篇小说，而是只有短短30页左右。总计不到2.3万字内容，只需要1个小时左右就可以读完。而电影《流浪地球》，则是选取了小说当中仅仅2-3页的内容，扩充出来一部完整的电影。
尽管从各方面来说，《流浪地球》已经是一部非常难得的佳作，可以称得上是中国科幻电影里程碑式的作品。但客观来说，在作品的内涵上，对于世界观、宇宙观、价值观的探讨，对于人性和人心的刻画，原著小说涵盖的范畴都是要远远大于电影的。因此，对于热爱这部电影的观众，在观影之余是非常推荐再花1个小时左右时间来阅读原著的。1个小时甚至比电影的时间还短，但却一定会让你在读完之后，产生更多深刻的感悟。
目前这本小说，在
