流浪地球：注定要流浪的地球

太阳急速衰老，即将毁灭地球，人类不得不推动地球逃亡。为此，人类造了上万台行星发动机，利用其巨大的推力把地球推离公转轨道，飞离太阳系，准备飞向半人马星座的比邻星。这是春节刷屏的国产硬核科幻电影《流浪地球》的主要剧情。

《流浪地球》中有两个基本设定：一是太阳衰老后体积扩大数百倍，对地球造成毁灭性威胁，地球必须踏上流浪之路，其二是推动地球流浪的重核聚变发动机。

这两个设定，都有物理理论依据，且都涉及到核能的另一支柱：聚变能。

聚变能，是宇宙的能量源泉，所谓宇宙之火。宇宙中无数恒星的形成，成长，直至衰亡，都是核聚变直接推动的。对于我们来说，核聚变既孕育了太阳系，也迫使地球逃离太阳系。

让我们从宇宙早期恒星的形成说起吧。

一、太阳系的诞生

在大爆炸之初，近似真空的宇宙中（每立方厘米空间中含有一个氢原子），稀疏的弥散着无数的氢和氦，这些物质因为万有引力而相互吸引，逐渐形成了一团一团的星云。随着密度的增加，星云内的温度也不断升高，渐渐聚集成恒星早期的原始星云。

原始星云继续收缩，渐渐形成了原始恒星。而星云收缩的湍流让原始恒星开始缓慢的自转。

原始恒星的自转将表面的尘埃物质集中在其赤道面附近，由于离心力的作用，一部分物质被甩出来，形成星子，星子之间相互碰撞，聚合，形成绕原始恒星旋转的行星胚胎。同时，主要成分为氢气的原始恒星依然在继续不断塌缩。

随着原始恒星继续塌缩，原始恒星核心的压力和温度不断上升，氢原子重新变为等离子体状态。当恒星核的密度和温度满足条件时，发生初的轻核聚变反应：

四个氢核聚变为一个氦核，释放出巨大的聚变能。

一颗新恒星在苍茫的宇宙中诞生，照亮宇宙的一角。太阳就是如此诞生的。

随后，围绕恒星运转的行星胚胎，则发育为原始的行星。地球就是如此诞生的。

先有万有引力形成星胎，后有轻核聚变的质能转化点亮宇宙，这是宇宙中星系形成的基本过程。

正是按这个次序，《流浪地球》中，麦克隋在危机情况下先拜牛顿，再拜爱因斯坦，显示了我国未来年轻人较高的科学素养。

二、不是每个恒星都是太阳

当我们把恒星按质量大小排列，在观察它们就会发现，随着恒星质量线性增加，恒星放射出的能量却呈数量级的增加，毕竟，聚变这种宇宙之火烧到越旺，其氢燃料的消耗也就越快。

恒星质量大不一定好，因为大恒星都是短寿的。而恒星质量小，虽然长寿，却只能苟安于宇宙一角，因为其发出的能量相对有限。

地球化40多亿年的时间孕育生命，需要两个条件，能量和时间。进化需要漫长的时间，而能量则为生命注入动力。

一颗小恒星的光热不足以让地球孕育生命，一颗大恒星由于寿命太短，几百万年寿命也根本不足以让地球上的原始汤进化出高等生物。

只有太阳这种中等质量的恒星，才能在时间和能量两个方面取得平衡，使地球在太阳一百亿年寿命中，花40亿年让地球进化出人类，再提供60亿年时间，让人类找到太阳衰亡后的未来。

三、地球注定流浪

现在，太阳诞生近50亿年，正值壮年，也是人类发展的黄金时期，但这种黄金时期不可能永恒存在，因为太阳也有寿命。

宇宙中，红，白矮星，红矮星，黑矮星，蟹状星云，黑洞，都是恒星死亡后的尸骸，作为一颗普通的恒星，太阳也有死亡的那天。

随着聚变反应的进行，太阳内部的氢不断被消耗，形变一个不能发生核聚变的氦核，维持太阳光热的能量，只能来源于氦核外层的氢聚变反应。随着时间推移，氦核越来越大，氦核周围的温度和密度越来越低。

当氢的消耗达到15%时，太阳就开始不稳定了。这个时候，太阳开始走向生命的终点。这是约50亿年后的事。

这个时候，地球能留在原地，送太阳母亲一程吗？不行！因为太阳的死亡是狂暴的，他要毁灭周围的一切！

太阳的氦核由于不产生能量，所以其温度是一样的，称之为同温氦核。当这个氦核质量达到太阳质量的15%左右时，氦核内部温度顶不住自身引力，会猛烈的向中心塌缩。

塌缩会使得氦核产生巨大的能量。这些能量使得太阳的外壳开始急剧膨胀，增加到原来体积的数百倍，这个时候，如果地球还停留在原来的位置，会被烧得连渣都不剩。

这个时候，地球不得不离开太阳，寻找新的母星作为依靠。《流浪地球》虽然是科幻小说的情景，但地球却真的注定要流浪。

世界末日是真实存在的，只是在50亿年之后。所以正如刘慈欣所说：“总要有人思考世界末日。”

四、终ji解决方案，重核聚变

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，的能源是聚变能。但是普通的氢聚变不仅成本高，而且地球上氢储量，也根本无法支撑地球克服太阳的引力去流浪。

地球靠什么流浪？太阳已经给人类提供了解决方案，重核聚变。

要推动地球要流浪，人类所能想到的靠谱的能量，只能来源于重核聚变（尽管这个设定细节上有许多BUG）。

关于重核聚变，《流浪地球》中并没有细说，只是简单地说了一句“烧石头”。但这些科幻情节，在宇宙中其实每天都在发生。

太阳在同温氦核塌缩后，马上涅槃重生，变为了一颗红。此时的太阳，将进行一种更惊艳的核聚变反应：氦核聚变。

在可控核聚变都还是梦想的今天，谈重核聚变似乎太过于科幻。但事实上，华丽变身后，成为红的太阳，正是靠着重核聚变能，维持它的新的生命历程。

太阳氦核的塌缩，使得太阳中心的温度继续升高。当温度达到1亿度，密度达到1吨每立方厘米时，氦核开始发生聚变反应。

两个氦核聚变生成一个铍核，并发出的伽马射线。

同时，

一个氦核和一个铍核反应，生成一个碳核，并发出伽马射线。

此时，涅槃后的太阳作为一颗新生的红，继续点亮宇宙。约10亿年后，当氦消耗得差不多的时候，如同太阳次塌缩一样，太阳继续塌缩，产生更高的温度和密度。这个时候，进一步的重核聚变反应继续发生：

碳和氢聚变形成氧，氧继续聚变，形成氖和镁……

随着太阳中心温度和密度继续升高，这些聚变生成的重核再继续聚变，后，核心温度可以达到10亿度以上，聚变反应直到聚变为铁终止。因为铁之后的聚变反应，不产生能量，而是要吸收能量。

在宇宙中，一百亿年很短，太阳在红的后阶段，可能会发生超新星爆发，用自己后的能量照亮宇宙，形成瑰丽奇妙的星云，一如现在的蟹状星云，而余下的内核，则变成白矮星，然后变成红矮星，终变成不发光的黑矮星，成为自己在宇宙中的后形象。

而太阳物质抛射形成的星云，又可能重新聚合，形成新的恒星或行星，孕育新的智慧生命。

不论从时间和空间上来说，人类都是渺小的，在宇宙中连一粒尘埃都算不上。我们常常用蚍蜉撼大树，来嘲笑他人自不量力。从上帝视角看，人类这些尘埃都算不上的东西去思考整个宇宙，岂不是有点荒唐？

然而，如果蚍蜉真的撼动了大树，那种震撼绝不亚于超新星爆发。而人类以其智慧撼动的宇宙的一角，那种震撼也非言语可以形容的。

在《流浪地球》中，当观众看到地球被可以验证的物理原理推动（虽然有BUG），缓慢远离地球时，观众感受到的不仅仅是震撼，还能看到撼动宇宙的希望，这正是刘慈欣的硬科幻魅力之所在。

这里，再展望一下核聚变。目前，虽然离掌握可控的氢聚变还有一段距离，但人类在可控核聚变方面已经取得了很大的进展，人类的思想，应该可以不惧怕时间。

也有人过于乐观，认为掌握了可控核聚变技术就等于掌握了宇宙终ji能源，但实际上，掌握氢聚变，只是迈出探索聚变技术的步，更苛刻的重核聚变技术，终将需要人类去探索。

毕竟，地球注定要流浪。

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