《阿凡達》科學表現打分:潘多拉是衛星不是行星

2010年01月11日08:06  來源:《新京報》

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  電影中的“哈利路亞山”因為富含常溫超導體礦石而懸浮空中,既然如此,地球採礦者為什麼還要“在聖母頭上動土”呢?
《阿凡達》中“移動擴增平台裝甲”的設計圖


  《阿凡達》是電影技術的裡程碑。卡梅隆堪稱工程技術專家,據說為了制作《阿凡達》,他還請來了植物學家、天體物理學家、音樂教授和考古專家分別設計了片中潘多拉星球的植物、大氣密度以及一種三聲階的異族音樂。《阿凡達》是卡梅隆同學的一份藝術課作業,但號稱裡面有很多科學內容。那如果一個科學老師審查這份作業,會給它怎樣的評語呢?認真算起來,或許未必能及格。

  【大課題】

  “潘多拉”是顆星嗎?

  電影《阿凡達》的故事發生在一個名叫“潘多拉”的星球。它是“半人馬座阿爾法A星”(Alpha Centauri A)的一顆行星氣態行星“獨眼巨人”(Polyphemus)的衛星。潘多拉星球是一個氣候相當溫暖的星球,但它的質量比地球小,所以上面的重力也小,生物可以長得非常巨大。它的空氣有毒,人類不能呼吸。

  計算軌道很困難

  現實中,確實存在“半人馬座阿爾法A星”。它距離地球4.37光年,它是除太陽外離地球最近的恆星之一。為什麼叫“A星”呢,原來半人馬座阿爾法星是一個三星系統,有3顆恆星互相繞轉,又作為一個整體繞著銀河系中心運動。

  2008年1月,一個由天文學家費舍爾(Debra Fischer)領導的小組開始通過智利的CTIO1.5米直徑望遠鏡考察半人馬座阿爾法星,這項研究將要持續5年。她的小組想要通過這顆恆星有規律的光線變化來推斷環繞它周圍運轉的天體。這種技術已經被用來推斷出半人馬座阿爾法星有像木星那麼大的行星繞著它旋轉。費舍爾說:“那裡很有可能存在像地球那樣的行星。”

  因為同時受到三顆恆星的影響,行星的運動可能會很詭異。三星中A星和B星的運動接近於繞著一個共同中心旋轉,兩者之間的距離在11個天文單位和36個天文單位之間(天文單位是地球和太陽之間的距離),所以想象它們的行星怎麼運動還真是費神。半人馬座第三顆星是一顆紅矮星,叫“比鄰星”和A、B兩顆星組成的系統相互繞轉,它距離A、B兩星較遠,對它們的行星影響不大。如果A星和B星組成的系統真的有行星,那麼經過計算,如果它們和其中一顆恆星的距離超過2個天文單位,那麼在共同引力的作用下,行星可能會被“甩”出系統,跌入茫茫宇宙之中。

  太陽系外衛星尚未發現

  “好消息”是,經過計算,在這個系統裡還是存在生命的“黃金地帶”的,在那裡不太冷也不太熱,可以有大量液態水存在。A星比太陽大一些,在1.2個天文單位處是“黃金地帶”﹔而B星有太陽的90%大,在0.75個天文單位處是“黃金地帶”。而且兩顆星的化學成份和太陽類似,它們的行星的元素組成可能也會類似地球,有可能形成早期地球上面的那種“原始生命湯”。現在仍然沒有確切的結論說半人馬座阿爾法星到底有沒有地球大小的行星,但是費舍爾表示,2012年左右就能得出結果。

  片中的行星“獨眼巨人”是編劇虛構的,它的衛星更是一種幻想。實際上,現在還沒有天文學家發現太陽系外的衛星,但他們預測早晚有一天會發現。人馬座阿爾法星是一個值得一看的地方。事實上,韋伯望遠鏡可能很快就能看到太陽系外的“月亮”,並且可以探測它們是否有氧氣、水蒸氣這些地球生命形式所需的基本要素。

  存在生命難度很大

  雖然“潘多拉”在理論上有可能存在,但生命要在上面生存還是有問題。雖然這些氣體行星的衛星可以得到恆星足夠的光照,但它們的“主子”行星可能會對它們上面的生命造成很大威脅。它穿過行星磁極的時候,肯定會被很多離子轟擊。因為行星巨大的引力,可能會引起很大的潮汐和火山爆發。想想看,像《2012》裡那樣的大場面每年都出現,讓陸上生物怎麼活?

  還有個問題,潘多拉星的重力比地球小,它的空氣應當比地球稀薄,那麼這樣的空氣是如何提供巨大生物呼吸的需要,又如何能讓巨大飛龍騰空的呢?隻有一種可能,組成潘多拉星大氣的主要成份比地球空氣重。制片方說,這顆星的大氣由甲烷、氨氣和氯氣等組成。這三種氣體中隻有氯氣比空氣重,氯氣本身有毒,它和水蒸氣結合,會在空氣中形成大量的鹽酸。看來,潘多拉星球還真夠可怕的。

  【小課題】

  1 地球人要採什麼礦?

  在《阿凡達》中,地球人為開採“Unobtanium”和納威人大打出手。這是幻想小說裡經常出現的一個半開笑的詞。它由“難獲得的”(unobtainable)和表示元素的后綴“ium”結合在一起。它被用來指常溫超導體。在《阿凡達》中,科學家把一塊Unobtanium礦石放在一塊永磁體的上方,它就懸浮在空中。

  關於超導體的磁懸浮現象,還要從1911年說起。這一年荷蘭科學家卡末林—昂內斯用液氦冷卻汞,當溫度下降到4.2K時,水銀的電阻完全消失,這時它就是一種“超導體”。1933年,荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德發現,當金屬處在超導狀態時,這一超導體內的磁感應強度為零,卻把原來存在於體內的磁場排擠出去。利用超導材料的抗磁性,將超導材料放在一塊永久磁體的上方,磁體和超導體之間會產生排斥力,使超導體懸浮在磁體上方。

  在《阿凡達》中,礦石可以在室溫下懸浮在磁場上方,現在還沒有發現一種物質能夠做到這一點。“高溫超導體”,也隻不過在-195.8℃以上具有超導性質的材料而已,這個溫度對一般人來說仍是難以想象的低,如果真有像Unobtanium那樣的常溫超導體,那確實會讓一些人到潘多拉星球大開殺戒!

  在《阿凡達》裡面,那些懸浮的山就是因為富含Unobtanium而能夠浮在“潘多拉”的磁場中。那問題來了,在這些山裡開採Unobtanium不就好了,為什麼要“在聖母頭上動土”呢?

  2 大機器人靠譜嗎?

  在《阿凡達》中,最酷的機械裝備莫過於人類控制的巨大機器人。它在片中被稱作“移動擴增平台裝甲”,縮寫為“AMP”。事實上,美國軍方正在招標,要研制一種能夠幫助人類負重的,“可以穿戴”的機器人,稱為“外骨骼系統”。投標者之一是雷神公司薩克斯研究組設計的一種“XOS”機械裝甲,這套重達150磅的裝甲可安裝在操控者的手臂、大腿和背部。採用鋁合金材料制成的XOS機械裝甲能使操控者毫不費力地數百次地舉起200磅的重物,同時,該機械裝甲十分靈活。除此之外,美國麻省理工學院、加州大學伯克利分校和日本本田公司的研究小組也分別設計出類似的機械裝甲。

  電影中還有其他“未來科技”,比如介於直升機和固定翼飛機之間的飛行器。不過有網友表示,《阿凡達》把地球人的科技“調整”得太低了。人類已經能夠進行太空旅行了,但是技術水平看上去隻達到了21世紀初的水平。既然地球人已經能夠混合兩個不同星球生物的基因,那麼對納威人用細菌戰不是要省事得多嗎?

(責任編輯:趙竹青)
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