《阿凡达》科学表现打分:潘多拉是卫星不是行星

2010年01月11日08:06  来源:《新京报》

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  电影中的“哈利路亚山”因为富含常温超导体矿石而悬浮空中,既然如此,地球采矿者为什么还要“在圣母头上动土”呢?
《阿凡达》中“移动扩增平台装甲”的设计图


  《阿凡达》是电影技术的里程碑。卡梅隆堪称工程技术专家,据说为了制作《阿凡达》,他还请来了植物学家、天体物理学家、音乐教授和考古专家分别设计了片中潘多拉星球的植物、大气密度以及一种三声阶的异族音乐。《阿凡达》是卡梅隆同学的一份艺术课作业,但号称里面有很多科学内容。那如果一个科学老师审查这份作业,会给它怎样的评语呢?认真算起来,或许未必能及格。

  【大课题】

  “潘多拉”是颗星吗?

  电影《阿凡达》的故事发生在一个名叫“潘多拉”的星球。它是“半人马座阿尔法A星”(Alpha Centauri A)的一颗行星气态行星“独眼巨人”(Polyphemus)的卫星。潘多拉星球是一个气候相当温暖的星球,但它的质量比地球小,所以上面的重力也小,生物可以长得非常巨大。它的空气有毒,人类不能呼吸。

  计算轨道很困难

  现实中,确实存在“半人马座阿尔法A星”。它距离地球4.37光年,它是除太阳外离地球最近的恒星之一。为什么叫“A星”呢,原来半人马座阿尔法星是一个三星系统,有3颗恒星互相绕转,又作为一个整体绕着银河系中心运动。

  2008年1月,一个由天文学家费舍尔(Debra Fischer)领导的小组开始通过智利的CTIO1.5米直径望远镜考察半人马座阿尔法星,这项研究将要持续5年。她的小组想要通过这颗恒星有规律的光线变化来推断环绕它周围运转的天体。这种技术已经被用来推断出半人马座阿尔法星有像木星那么大的行星绕着它旋转。费舍尔说:“那里很有可能存在像地球那样的行星。”

  因为同时受到三颗恒星的影响,行星的运动可能会很诡异。三星中A星和B星的运动接近于绕着一个共同中心旋转,两者之间的距离在11个天文单位和36个天文单位之间(天文单位是地球和太阳之间的距离),所以想象它们的行星怎么运动还真是费神。半人马座第三颗星是一颗红矮星,叫“比邻星”和A、B两颗星组成的系统相互绕转,它距离A、B两星较远,对它们的行星影响不大。如果A星和B星组成的系统真的有行星,那么经过计算,如果它们和其中一颗恒星的距离超过2个天文单位,那么在共同引力的作用下,行星可能会被“甩”出系统,跌入茫茫宇宙之中。

  太阳系外卫星尚未发现

  “好消息”是,经过计算,在这个系统里还是存在生命的“黄金地带”的,在那里不太冷也不太热,可以有大量液态水存在。A星比太阳大一些,在1.2个天文单位处是“黄金地带”;而B星有太阳的90%大,在0.75个天文单位处是“黄金地带”。而且两颗星的化学成份和太阳类似,它们的行星的元素组成可能也会类似地球,有可能形成早期地球上面的那种“原始生命汤”。现在仍然没有确切的结论说半人马座阿尔法星到底有没有地球大小的行星,但是费舍尔表示,2012年左右就能得出结果。

  片中的行星“独眼巨人”是编剧虚构的,它的卫星更是一种幻想。实际上,现在还没有天文学家发现太阳系外的卫星,但他们预测早晚有一天会发现。人马座阿尔法星是一个值得一看的地方。事实上,韦伯望远镜可能很快就能看到太阳系外的“月亮”,并且可以探测它们是否有氧气、水蒸气这些地球生命形式所需的基本要素。

  存在生命难度很大

  虽然“潘多拉”在理论上有可能存在,但生命要在上面生存还是有问题。虽然这些气体行星的卫星可以得到恒星足够的光照,但它们的“主子”行星可能会对它们上面的生命造成很大威胁。它穿过行星磁极的时候,肯定会被很多离子轰击。因为行星巨大的引力,可能会引起很大的潮汐和火山爆发。想想看,像《2012》里那样的大场面每年都出现,让陆上生物怎么活?

  还有个问题,潘多拉星的重力比地球小,它的空气应当比地球稀薄,那么这样的空气是如何提供巨大生物呼吸的需要,又如何能让巨大飞龙腾空的呢?只有一种可能,组成潘多拉星大气的主要成份比地球空气重。制片方说,这颗星的大气由甲烷、氨气和氯气等组成。这三种气体中只有氯气比空气重,氯气本身有毒,它和水蒸气结合,会在空气中形成大量的盐酸。看来,潘多拉星球还真够可怕的。

  【小课题】

  1 地球人要采什么矿?

  在《阿凡达》中,地球人为开采“Unobtanium”和纳威人大打出手。这是幻想小说里经常出现的一个半开笑的词。它由“难获得的”(unobtainable)和表示元素的后缀“ium”结合在一起。它被用来指常温超导体。在《阿凡达》中,科学家把一块Unobtanium矿石放在一块永磁体的上方,它就悬浮在空中。

  关于超导体的磁悬浮现象,还要从1911年说起。这一年荷兰科学家卡末林—昂内斯用液氦冷却汞,当温度下降到4.2K时,水银的电阻完全消失,这时它就是一种“超导体”。1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德发现,当金属处在超导状态时,这一超导体内的磁感应强度为零,却把原来存在于体内的磁场排挤出去。利用超导材料的抗磁性,将超导材料放在一块永久磁体的上方,磁体和超导体之间会产生排斥力,使超导体悬浮在磁体上方。

  在《阿凡达》中,矿石可以在室温下悬浮在磁场上方,现在还没有发现一种物质能够做到这一点。“高温超导体”,也只不过在-195.8℃以上具有超导性质的材料而已,这个温度对一般人来说仍是难以想象的低,如果真有像Unobtanium那样的常温超导体,那确实会让一些人到潘多拉星球大开杀戒!

  在《阿凡达》里面,那些悬浮的山就是因为富含Unobtanium而能够浮在“潘多拉”的磁场中。那问题来了,在这些山里开采Unobtanium不就好了,为什么要“在圣母头上动土”呢?

  2 大机器人靠谱吗?

  在《阿凡达》中,最酷的机械装备莫过于人类控制的巨大机器人。它在片中被称作“移动扩增平台装甲”,缩写为“AMP”。事实上,美国军方正在招标,要研制一种能够帮助人类负重的,“可以穿戴”的机器人,称为“外骨骼系统”。投标者之一是雷神公司萨克斯研究组设计的一种“XOS”机械装甲,这套重达150磅的装甲可安装在操控者的手臂、大腿和背部。采用铝合金材料制成的XOS机械装甲能使操控者毫不费力地数百次地举起200磅的重物,同时,该机械装甲十分灵活。除此之外,美国麻省理工学院、加州大学伯克利分校和日本本田公司的研究小组也分别设计出类似的机械装甲。

  电影中还有其他“未来科技”,比如介于直升机和固定翼飞机之间的飞行器。不过有网友表示,《阿凡达》把地球人的科技“调整”得太低了。人类已经能够进行太空旅行了,但是技术水平看上去只达到了21世纪初的水平。既然地球人已经能够混合两个不同星球生物的基因,那么对纳威人用细菌战不是要省事得多吗?

(责任编辑:赵竹青)
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