太陽(yáng)急速衰老，即將毀滅地球，人類不得不推動(dòng)地球逃亡。為此，人類造了上萬(wàn)臺(tái)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，利用其巨大的推力把地球推離公轉(zhuǎn)軌道，飛離太陽(yáng)系，準(zhǔn)備飛向半人馬星座的比鄰星。這是春節(jié)刷屏的國(guó)產(chǎn)硬核科幻電影《流浪地球》的主要?jiǎng)∏椤?/span>

《流浪地球》中有兩個(gè)基本設(shè)定：一是太陽(yáng)衰老后體積擴(kuò)大數(shù)百倍，對(duì)地球造成毀滅性威脅，地球必須踏上流浪之路，其二是推動(dòng)地球流浪的重核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)。

這兩個(gè)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(wú)數(shù)恒星的形成，成長(zhǎng)，直至衰亡，都是核聚變直接推動(dòng)的。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，核聚變既孕育了太陽(yáng)系，也迫使地球逃離太陽(yáng)系。

讓我們從宇宙早期恒星的形成說(shuō)起吧。

一、太陽(yáng)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(gè)氫原子），稀疏的彌散著無(wú)數(shù)的氫和氦，這些物質(zhì)因?yàn)槿f(wàn)有引力而相互吸引，逐漸形成了一團(tuán)一團(tuán)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(lái)，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(shí)，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(shí)，發(fā)生初的輕核聚變反應(yīng)：

四個(gè)氫核聚變?yōu)橐粋€(gè)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(yáng)就是如此誕生的。

隨后，圍繞恒星運(yùn)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(wàn)有引力形成星胎，后有輕核聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)化點(diǎn)亮宇宙，這是宇宙中星系形成的基本過(guò)程。

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

二、不是每個(gè)恒星都是太陽(yáng)

當(dāng)我們把恒星按質(zhì)量大小排列，在觀察它們就會(huì)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(jí)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?yàn)榇蠛阈嵌际嵌虊鄣?。而恒星質(zhì)量小，雖然長(zhǎng)壽，卻只能茍安于宇宙一角，因?yàn)槠浒l(fā)出的能量相對(duì)有限。

地球化40多億年的時(shí)間孕育生命，需要兩個(gè)條件，能量和時(shí)間。進(jìn)化需要漫長(zhǎng)的時(shí)間，而能量則為生命注入動(dòng)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(wàn)年壽命也根本不足以讓地球上的原始湯進(jìn)化出高等生物。

只有太陽(yáng)這種中等質(zhì)量的恒星，才能在時(shí)間和能量?jī)蓚€(gè)方面取得平衡，使地球在太陽(yáng)一百億年壽命中，花40億年讓地球進(jìn)化出人類，再提供60億年時(shí)間，讓人類找到太陽(yáng)衰亡后的未來(lái)。

三、地球注定流浪

現(xiàn)在，太陽(yáng)誕生近50億年，正值壯年，也是人類發(fā)展的黃金時(shí)期，但這種黃金時(shí)期不可能永恒存在，因?yàn)樘?yáng)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(yáng)也有死亡的那天。

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

當(dāng)氫的消耗達(dá)到15%時(shí)，太陽(yáng)就開始不穩(wěn)定了。這個(gè)時(shí)候，太陽(yáng)開始走向生命的終點(diǎn)。這是約50億年后的事。

這個(gè)時(shí)候，地球能留在原地，送太陽(yáng)母親一程嗎？不行！因?yàn)樘?yáng)的死亡是狂暴的，他要?dú)缰車囊磺校?/span>

太陽(yáng)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(gè)氦核質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的15%左右時(shí)，氦核內(nèi)部溫度頂不住自身引力，會(huì)猛烈的向中心塌縮。

塌縮會(huì)使得氦核產(chǎn)生巨大的能量。這些能量使得太陽(yáng)的外殼開始急劇膨脹，增加到原來(lái)體積的數(shù)百倍，這個(gè)時(shí)候，如果地球還停留在原來(lái)的位置，會(huì)被燒得連渣都不剩。

這個(gè)時(shí)候，地球不得不離開太陽(yáng)，尋找新的母星作為依靠?！读骼说厍颉冯m然是科幻小說(shuō)的情景，但地球卻真的注定要流浪。

世界末日是真實(shí)存在的，只是在50億年之后。所以正如劉慈欣所說(shuō)：“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(chǔ)量，也根本無(wú)法支撐地球克服太陽(yáng)的引力去流浪。

地球靠什么流浪？太陽(yáng)已經(jīng)給人類提供了解決方案，重核聚變。

要推動(dòng)地球要流浪，人類所能想到的靠譜的能量，只能來(lái)源于重核聚變（盡管這個(gè)設(shè)定細(xì)節(jié)上有許多BUG）。

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

太陽(yáng)在同溫氦核塌縮后，馬上涅槃重生，變?yōu)榱艘活w紅。此時(shí)的太陽(yáng)，將進(jìn)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(mèng)想的今天，談重核聚變似乎太過(guò)于科幻。但事實(shí)上，華麗變身后，成為紅的太陽(yáng)，正是靠著重核聚變能，維持它的新的生命歷程。

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

兩個(gè)氦核聚變生成一個(gè)鈹核，并發(fā)出的伽馬射線。

同時(shí)，

一個(gè)氦核和一個(gè)鈹核反應(yīng)，生成一個(gè)碳核，并發(fā)出伽馬射線。

此時(shí)，涅槃后的太陽(yáng)作為一顆新生的紅，繼續(xù)點(diǎn)亮宇宙。約10億年后，當(dāng)氦消耗得差不多的時(shí)候，如同太陽(yáng)次塌縮一樣，太陽(yáng)繼續(xù)塌縮，產(chǎn)生更高的溫度和密度。這個(gè)時(shí)候，進(jìn)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(yáng)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(dá)到10億度以上，聚變反應(yīng)直到聚變?yōu)殍F終止。因?yàn)殍F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(yáng)在紅的后階段，可能會(huì)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(yáng)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(shí)間和空間上來(lái)說(shuō)，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(lái)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(gè)宇宙，豈不是有點(diǎn)荒唐？

然而，如果蚍蜉真的撼動(dòng)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(dòng)的宇宙的一角，那種震撼也非言語(yǔ)可以形容的。

在《流浪地球》中，當(dāng)觀眾看到地球被可以驗(yàn)證的物理原理推動(dòng)（雖然有BUG），緩慢遠(yuǎn)離地球時(shí)，觀眾感受到的不僅僅是震撼，還能看到撼動(dòng)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(jìn)展，人類的思想，應(yīng)該可以不懼怕時(shí)間。

也有人過(guò)于樂觀，認(rèn)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(shí)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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