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給電影《阿凡達》的科學(xué)表現(xiàn)打個分

電影中的“哈利路亞山”因為富含常溫超導(dǎo)體礦石而懸浮空中,既然如此,地球采礦者為什么還要“在圣母頭上動土”呢?
  
《阿凡達》劇照




  【大課題】

  “潘多拉”是顆行星嗎?


  電影《阿凡達》的故事發(fā)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(tài)行星“獨眼巨人”(Polyphemus)的衛(wèi)星。潘多拉星球是一個氣候相當(dāng)溫暖的星球,但它的質(zhì)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





  因為同時受到三顆恒星的影響,行星的運動可能會很詭異。三星中A星和B星的運動接近于繞著一個共同中心旋轉(zhuǎn),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么運動還真是費神。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(tǒng)相互繞轉(zhuǎn),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(tǒng)真的有行星,那么經(jīng)過計算,如果它們和其中一顆恒星的距離超過2個天文單位,那么在共同引力的作用下,行星可能會被“甩”出系統(tǒng),跌入茫茫宇宙之中。
  太陽系外衛(wèi)星尚未發(fā)現(xiàn)



  片中的行星“獨眼巨人”是編劇虛構(gòu)的,它的衛(wèi)星更是一種幻想。實際上,現(xiàn)在還沒有天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽系外的衛(wèi)星,但他們預(yù)測早晚有一天會發(fā)現(xiàn)。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”,并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



  還有個問題,潘多拉星的重力比地球小,它的空氣應(yīng)當(dāng)比地球稀薄,那么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?只有一種可能,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。這三種氣體中只有氯氣比空氣重,氯氣本身有毒,它和水蒸氣結(jié)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 地球人要采什么礦?


  在《阿凡達》中,地球人為開采“Unobtanium”和納威人大打出手。這是幻想小說里經(jīng)常出現(xiàn)的一個半開玩笑的詞。它由“難獲得的”(unobtainable)和表示元素的后綴“ium”結(jié)合在一起。它被用來指常溫超導(dǎo)體。在《阿凡達》中,科學(xué)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(guān)于超導(dǎo)體的磁懸浮現(xiàn)象,還要從1911年說起。這一年荷蘭科學(xué)家卡末林—昂內(nèi)斯用液氦冷卻汞,當(dāng)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(dǎo)體”。1933年,荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德發(fā)現(xiàn),當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時,這一超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度為零,卻把原來存在于體內(nèi)的磁場排擠出去。利用超導(dǎo)材料的抗磁性,將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方,磁體和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力,使超導(dǎo)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(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)能夠做到這一點。“高溫超導(dǎo)體”,也只不過在-195.8℃以上具有超導(dǎo)性質(zhì)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(dǎo)體,那確實會讓一些人到潘多拉星球大開殺戒!

  在《阿凡達》里面,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,在這些山里開采Unobtanium不就好了,為什么要“在圣母頭上動土”呢?

  2 大機器人靠譜嗎?

  在《阿凡達》中,最酷的機械裝備莫過于人類控制的巨大機器人。它在片中被稱作“移動擴增平臺裝甲”,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(tǒng)”。投標者之一是雷神公司薩克斯研究組設(shè)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。采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(shù)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(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校和日本本田公司的研究小組也分別設(shè)計出類似的機械裝甲。

  電影中還有其他“未來科技”,比如介于直升機和固定翼飛機之間的飛行器。不過有網(wǎng)友表示,《阿凡達》把地球人的科技“調(diào)整”得太低了。人類已經(jīng)能夠進行太空旅行了,但是技術(shù)水平看上去只達到了21世紀初的水平。既然地球人已經(jīng)能夠混合兩個不同星球生物的基因,那么對納威人用細菌戰(zhàn)不是要省事得多嗎?
 
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