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关于《流浪地球2》的三个硬核科学难题 精选

已有 7437 次阅读 2023-2-8 18:08 |系统分类:科普集锦

       时隔四年《流浪地球2》再次点燃很多话题。但是却很少见到关于影片所涉及的三个硬核科学难题的深度讨论。

 

第一个难题是如何驱动地球运动。这个问题貌似不复杂,但实现难度却可能是所有问题里最大的。

       我们做一个最简单的估算。地球的总质量约6*10^24千克,截面积约1.27*10^14平方米。要达到1/^2的加速度,需要6*10^25牛的总推力。假设推力均匀施加在单侧地表,则地球截面上的平均压强要有4*10^9帕的量级。这相当于几百公里深的水压。明显超出了地壳结构承压极限。

       刘慈欣式的行星发动机,一个问题是会造成地表温度极高;另一个问题是根据动量守恒原理,在驱动过程中要高速抛射出大量物质,最后会损失两位数百分比的总质量。而最大的问题,恐怕还是点状受力造成受力不均匀所产生的结构应力。地球在宏观尺度上来看并不算一个刚体,不够结实,对形变十分敏感。巨大的应力会导致全球性的强烈地震,地壳四分五裂。

       问题核心就是局部受力的驱动方式不可行。要推动地球这么大一团物质,而仅在表层承受推力,巨大的应力就无法避免。

如果改成地球内部的每一块物质都均匀受力就没问题了,这样对地球的影响非常温和。要做到这一点,只有依赖引力。人类可以驱动其他天然或人造天体,质量起码与地球一个量级,离地球足够近,然后就可以通过引力把地球拉走。这就是牵引控制(Pinning Control)

牵引天体上面没有居民,完成任务以后也可丢弃掉。所以对地表温度、物质损失、形变应力的容忍度会高得多,比地球抗造多了。

金星、火星、月球、小行星带的小天体,甚至木星的一部分物质都可以作为牵引天体或者行星发动机能源的候选项。

这种牵引运动,并不是一颗行星在前,另一行星在后跟随的简单直线运动,而是双星系统彼此缠绕的滚转运动。实际上不一定只用一个牵引星,说不定同时使用多个较小的牵引星平衡性更好。地球也无需停转,可以继续保持自转。

当然应力问题还是不易解决。牵引天体如果靠得太近,因引力不均匀产生的应力可能更大。所以需要保持一定的安全距离。同时牵引拉力还要足够,则牵引天体的质量必须够大。这一方面增加了很多驱动能耗,另外一个问题就是:把附近金星、火星、月球、小行星等全部石质天体都凑起来总质量或许仍然不敷使用。总之就是伤脑筋!

 

第二个难题是数字永生的可实现性问题。说实话,这个问题的难度比第一个问题低得多。它不像第一个问题需要挑战基本科学定律的边界。

智能体自我意识的关键是它的记忆。人类个体的记忆肯定是有限的确切的信息,这些信息存储、检索和调用的方式也是具体明确的。因此根本上不存在任何科学定律限制未来科技读取人类大脑存储的记忆信息并掌握人脑使用这些信息的方式。那么无论在虚拟元宇宙里或者在其他人的大脑里植入一个人的记忆信息,都可以实现之前那个人的自我意识。

具体实现的标准或许可以放得很宽,可以沿袭图灵式的标准:只要人类的大脑无法区分是基于真实经历的记忆还是技术手段植入的记忆,那就达标。人的大脑并不会存储每时每刻所处理过的全部信息。记忆也会随着时间淡忘遗忘,最后只剩一些模糊的梗概。所以数字化自我意识不一定需要精确读取出全部记忆信息,可能只读出一部分就够了。过于久远的记忆,缺失的信息链,应该都可以通过技术手段填充修补。很多人觉得需要首先彻底弄清大脑的结构和工作机制,我认为不一定。至于受每个人生理特质影响的个性,应该更不是问题。人的个性差异,更多源自后天形成的习惯和观念,这些都已经涵盖在记忆信息里了。

当未来人类的信息科技水平能够实现数字永生时,一定已进入了“强人工智能”时代。相对于现在的人工智能,技术上早已发生颠覆性的代际更替。回首看我们生活的时代,只是萌芽期的原始初级阶段而已。可以肯定,“强人工智能”整个体系的工作模式,肯定不会是影片中那种还需要大量人工标注、大样本反复训练的强化学习的模式。

 

第三个难题则是影片主创刻意挖坑埋的雷:究竟是什么人早在20世纪向政府发送了神秘的信息?

制约时间穿越的根本科学定律是“祖父悖论”。假如时间旅行者穿越到祖父未婚的时代,开枪击毙自己的祖父,那么他的父亲就不会出生,他也就不会出生。但是,是谁击毙了祖父呢?这说明按通常理解的穿越到过去,逻辑上不可实现。同样也是“祖父悖论”,使对未来的精准预测逻辑上也不可实现。在20世纪做出对2044危机和2058危机的预测之后,假如有人击毙了关键人物的祖父,那么未来事件的关键人物就无法诞生,预测也就不准了。因为“祖父悖论”的制约,刘慈欣在他的另一部专门讲超级电脑如何仿真世界的科幻名篇《镜子》里强行规定系统只能用于追溯过去,不得用于预测未来,否则立刻宕机。

那么“祖父悖论”无法破解吗?也不是没有办法。破解之法,就是平行世界。在并行运行的多个宇宙副本中穿越,就可以打破“祖父悖论”的约束。根据影片的设定来看,这里面的平行世界只可能是超级计算机仿真出的虚拟宇宙……




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