北京大学附属中学道尔顿学院：《流浪地球2》背后的物理原理

道尔顿学院《科学大咖面对面》

中科院物理所 x 道尔顿学院

今年春节期间，搅动全国科幻迷心弦的那颗“小破球”又回来了。这次拯救地球的可是咱中国人。带着地球去跑路可不容易，全程充满了科技与狠活。对于这样一部科幻作品来说，既要“脑洞大开”，又要“幻想严谨”，才能为观众提供最大程度的真实感。大到作为情节发展背景的世界观，小到一帧画面上的电脑代码、手写公式、工作设备甚至人物衣着，几乎每一个细节的设定都需要科学依据。那么，是什么样的神秘大佬，为这部充满密集科技元素的影片把好科学质量关？

3月31日，道尔顿学院十分荣幸地请来了《流浪地球2》的科学顾问团队——来自中国科学院物理研究所的梁文杰博士和李世亮博士参加我们的《科学大咖面对面》系列活动，与道尔顿学院物理工程学科首席马继云博士和道尔顿学院的同学们一同解密他们是如何为观众打造出一部“脑洞大开又幻想严谨”的科幻佳作。同时，道尔顿学院荣幸地聘请梁文杰博士和李世亮博士为道尔顿学院荣誉科学顾问，北大附中校长马玉国博士、道尔顿学院院长曾瑶博士在现场为两位老师颁发了聘书并合影留念。

之后，马玉国校长为大家致辞。他指出，我们要坚持走基础研究人才自主培养之路，要在教育中做好科学教育加法，激发同学们的好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意投身科学研究事业的青少年群体。道尔顿学院举办的《科学大咖面对面》活动能够切实贯彻加强基础研究的精神，深度拓展同学们的科学视野，提高同学们探索基础理论知识的热情，丰富同学们对科学知识的认知和掌握。

马校长还提到，梁文杰博士和李世亮博士均有世界顶尖大学求学和科研的经历，最终都义无反顾地回到祖国怀抱。祖国的强大、优越的科研环境和体系化、高层次基础研究人才培养平台的建设，让更多基础研究人才竞相涌现。相信两位老师的经历和心得会给即将踏上异国求学的同学们很多启示。他鼓励同学们早日学成归来，作为青年科技人才挑大梁、担重任，不断壮大我国科技领军人才队伍，为建设科技强国贡献自己的力量。

随后，主持人杨涵钰同学代替道尔顿学院的同学们问出了一个大家都很好奇的问题：影视剧的科学顾问究竟是如何工作的？李世亮老师给同学们做了详细的解释， 比如《流浪地球2》的科学顾问团队分为：理论物理组、天体物理组、人工智能组、地球科学组、太空电梯力学顾问等，编剧会就某些剧情的设定提前请教顾问团队并做出符合科学原理的剧情设置。当李老师提到他和梁老师不但是《流浪地球2》的科学顾问，同时还是《三体》电视剧的科学顾问时，现场响起了惊呼和掌声。

接着，两位专家分别就同学们提出的比较集中的问题进行了介绍。太空电梯是同学们最感兴趣的话题之一，两位专家详细为同学们介绍了我们为什么需要太空电梯；分析了太空电梯的物理学原理、功能以及其实现的可能性；和同学们一起探讨了为什么只有碳纳米管才适合做为太空电梯的缆绳；讨论了太空电梯在地球上适合修建的地点为什么选在了加蓬，以及太空电梯掉下来时的可能坠落点等。李世亮老师为大家讲解了氦闪是如何发生的。李老师从原子核的裂变和聚变反应开始讲起，当太阳发生核聚变时，内核氢燃烧完毕后，由于引力而迅速塌缩，外层的一些氢被拽到温度和压强合适的区域并发生聚变，形成一个氢燃烧的壳层。引力能和热能守恒会导致外层剩余氢极大的扩张，内核形成了氦的“简并物态”，靠简并压抵抗引力。最终氦开始聚变，但简并物态并不随温度增加而增加体积，造成快速氦聚变，氦闪产生。

随后，两位老师又为同学们介绍了影片中的行星发动机。行星发动机的原理是重核聚变发动机技术，老师和现场的同学们一起计算了用100年将地球推出太阳系所需要行星发动机的功率。对于大家所担心的如果地球被推到远离太阳的位置是否会被冻住时，老师们表示，一万台行星发动机产生的能量足以让铅融化，因此不会有连空气都被冻住的情况，更需要担心的反而是地球温度过高。月球发动机和月球坠落与爆炸同样是同学们非常有兴趣的话题，专家指出，人类文明所能操纵的能量远不能摧毁行星，因此两位科学顾问只好建议编剧将剧情改为利用相控阵技术点燃月球。最后，老师们表示，虽然《流浪地球2》只是一部电影，但是所有的细节都是科学顾问团队在尽量保证影片效果的前提下进行了合理的估算和科学的加工，体现了中国科幻电影对科学的尊重和细致、严谨的工作态度。现场同学们与专家老师频频互动，问出了诸如“太空电梯被炸毁之后，处于大气层外的‘方舟’空间站为何会坠落到地表而非保持在太空？”这样让专家称赞的问题。

两个小时的时光转瞬即逝，在场的老师和同学们意犹未尽。本次活动虽然结束了，但我们科学探索的脚步永不停止，道尔顿学院《科学大咖面对面》系列活动还将邀请更多来自不同学科的科学大咖，与同学们就多种科学现象和研究课题展开讨论。感谢北大附中校长马玉国博士和道尔顿学院院长曾瑶博士对本次活动的大力支持，感谢道尔顿学院物理工程学科首席马继云博士精心的策划与安排，为我们的同学提供了宝贵的与专家面对面对话、学习的机会。

加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。《科学大咖面对面》系列活动，旨在加强科学精神、创新能力、批判性思维的培养培育，深度拓展同学们的科学视野，提高同学们探索基础理论知识的热情，丰富同学们对科学知识的认知和掌握，让更多的同学们心怀科学梦想、树立创新志向。

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