了解劉慈欣的原著背景是看懂流浪地球的第一步，原著中這樣寫(xiě)：

太陽(yáng)老化，科學(xué)家通過(guò)各種數(shù)據(jù)得出太陽(yáng)短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生巨變，形成駭閃，地球會(huì)毀滅。面對(duì)這種情況，為了應(yīng)對(duì)危機(jī)，人類內(nèi)部產(chǎn)生兩種不同意見(jiàn)，地球逃生派和飛船逃生派。

地球派主張以整個(gè)地球?yàn)檩d體，在世界各地建造核聚變大功率發(fā)動(dòng)機(jī)；飛船派主張建造城市那么大的宇宙飛船進(jìn)行跑路。最終因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定性等原因（一個(gè)飛船的生態(tài)系統(tǒng)不足以維持?jǐn)?shù)十代人的生存與延續(xù)），地球派得到大部分人的支持，全球開(kāi)始建造地球發(fā)動(dòng)機(jī)。

先利用赤道發(fā)動(dòng)機(jī)反向噴射停止地球自轉(zhuǎn)，再開(kāi)動(dòng)全部發(fā)動(dòng)機(jī)讓地球加速至逃逸速度脫離太陽(yáng)系，開(kāi)始流浪。流浪的最終目標(biāo)是離太陽(yáng)系最近的比鄰星系的合適軌道，這個(gè)流浪過(guò)程要經(jīng)歷幾十代人。

地球剎車(chē)停轉(zhuǎn)時(shí)，地球日落了三天三夜，主角降生，在十多年后，地球開(kāi)始加速圍繞著太陽(yáng)繞圈，期間主角經(jīng)歷了地球在近日點(diǎn)的全球恐慌、經(jīng)歷了火山爆發(fā)導(dǎo)致地下城被巖漿侵蝕（母親死亡）、經(jīng)歷了地球穿越小行星帶時(shí)地球艦隊(duì)用反物質(zhì)炸彈轟擊小行星的場(chǎng)面（父親死亡）。最終地球繞日軌道進(jìn)行運(yùn)行至木星附近時(shí)，在木星強(qiáng)大的引力下的反作用，最終脫離太陽(yáng)引力，地球全面加速。

多年后，地球已經(jīng)逃出太陽(yáng)系，然而太陽(yáng)還是沒(méi)有什么異常變化。這時(shí)候很多人開(kāi)始懷疑太陽(yáng)駭閃毀滅地球的說(shuō)法，認(rèn)為這是聯(lián)合政府搞獨(dú)裁，以一個(gè)騙局來(lái)統(tǒng)治幸存的人類。這種說(shuō)法得到越來(lái)越多的人相信與支持，人類開(kāi)始暴亂推翻聯(lián)合政府。（主角妻子死亡）反政府組織最終推翻了聯(lián)合政府，把聯(lián)合政府的高層全部處決在遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)余暉下。

就在此時(shí)，太陽(yáng)駭閃爆發(fā)了，吞沒(méi)了整個(gè)太陽(yáng)系的空間……結(jié)尾處，幸存的地球人類繼續(xù)操控著地球在宇宙中飄蕩，主角已經(jīng)做了爺爺，他的后代，以及后代的后代，接下來(lái)數(shù)十代人都要繼續(xù)保持這樣的生活，直到比鄰星的光輝重新照耀地球。

氦閃太陽(yáng)

太陽(yáng)是以內(nèi)部氫核聚變方式向外發(fā)光發(fā)熱的，當(dāng)內(nèi)部的氫元素消耗得差不多的時(shí)候，內(nèi)部的高溫高壓會(huì)激發(fā)氦元素的聚變，這個(gè)時(shí)候的太陽(yáng)就會(huì)發(fā)生氦閃，說(shuō)白了就是太陽(yáng)老了，自爆了。

原著：“太陽(yáng)內(nèi)部氫轉(zhuǎn)化為氦的速度突然加快，太陽(yáng)的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚變將在很短的時(shí)間內(nèi)傳遍整個(gè)太陽(yáng)內(nèi)部，由此產(chǎn)生一次叫氦閃的劇烈爆炸”。

意思就是太陽(yáng)加速衰老，氦閃之后，太陽(yáng)將變?yōu)橐活w巨大但暗淡的紅巨星，結(jié)果爆炸之后還膨脹了，到時(shí)候體積龐大到能把地球都吞了。

事實(shí)上用不著太陽(yáng)吞地球，氦閃之時(shí)地球已被汽化了。這就是《流浪地球》中給地球裝發(fā)動(dòng)機(jī)的原因。

地球如何逃離太陽(yáng)的毀滅

這是電影對(duì)原著設(shè)定最大的“省略”之處。

你以為裝上發(fā)動(dòng)機(jī)就可以讓地球直線逃離嗎？并不是，行星這樣的“越軌”，也要符合軌道動(dòng)力學(xué)，太陽(yáng)也是有引力的，所以會(huì)用到變軌加速。

因?yàn)榈厍虬l(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)那么大勁兒，它只能給地球很小的加速度，不能把地球一下子推出太陽(yáng)軌道，在地球離開(kāi)太陽(yáng)前，還要繞著它轉(zhuǎn)15個(gè)圈！在這15個(gè)圈中地球慢慢加速。而且速度越快，這圈就越扁，所以地球有時(shí)離太陽(yáng)會(huì)很遠(yuǎn)，有時(shí)候會(huì)很近。

原著中當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到近日點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)有地球要被太陽(yáng)吞并的陰謀論，導(dǎo)致全球人心惶惶，東半球大陸上草木生煙。電影開(kāi)場(chǎng)一家人在海邊的場(chǎng)景，電影世界觀中是地球啟航之前的故事，而在原著中來(lái)源于地球運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)頂端那一天，地球人如同過(guò)年一樣，因?yàn)檫@時(shí)地球距太陽(yáng)最遠(yuǎn)，人們都有一種虛幻的安全感。

原著中塑造了一個(gè)對(duì)太陽(yáng)感動(dòng)恐懼的氛圍，開(kāi)始發(fā)生的時(shí)間，主角出生在地球剛剛停止轉(zhuǎn)動(dòng)之際。書(shū)中表示，地球光是“自轉(zhuǎn)剎車(chē)”就用了42年，然后圍著太陽(yáng)繞圈加速。地球剎車(chē)之后，圍繞太陽(yáng)的轉(zhuǎn)圈，到第15個(gè)公轉(zhuǎn)軌道時(shí)，最后一次通過(guò)近日點(diǎn)時(shí)候，主角已經(jīng)結(jié)婚了，東半球?qū)⒂瓉?lái)兩千五百年的黑夜，然后在遠(yuǎn)日點(diǎn)才到達(dá)了木星軌道。

引力彈弓

電影中最讓人難懂的之處，地球?yàn)槭裁磿?huì)被木星引力捕捉，這里就是引力彈弓效應(yīng)。

引力彈弓（又名引領(lǐng)助推）就是利用行星的重力場(chǎng)來(lái)給太空探測(cè)船加速，將它甩向下一個(gè)目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。

這有點(diǎn)類似離心力，以飛行器為例，飛往內(nèi)行星，朝向太陽(yáng)就可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器，就算有著火箭助推器，由于是背向太陽(yáng)飛行的，要抵抗太陽(yáng)引力，故其速度會(huì)逐漸降低。

（這也是原著中為什么地球要繞太陽(yáng)15個(gè)圈，而且“圈”越來(lái)越扁的原因，否則速度不夠，根本到達(dá)了不了木星軌道）

所以在飛行器朝著內(nèi)行星飛時(shí)（如金星，水星不行，因?yàn)檫@行星沒(méi)有大氣層），是要利用該原理減速。

而朝著外行星飛時(shí)，是要加速。飛行器第一次從遠(yuǎn)距離接近行星時(shí)，在軌道速度之下，利用火箭助推器，最終產(chǎn)生超越軌道速度的動(dòng)能，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效果就像該飛行器被行星反彈開(kāi)了。

這一連串動(dòng)作，叫做行星引力輔助變軌。通俗的來(lái)說(shuō)，假如軌道行星是一個(gè)黑幫老大，跟上我的速度才能入伙，來(lái)了之后就老老實(shí)實(shí)當(dāng)我的小弟（衛(wèi)星），一旦你速度太快超了我，就趕緊滾，有多遠(yuǎn)滾多遠(yuǎn)。。。

人類歷史上很多飛行器都是這樣完成的，比如水手10號(hào)，它于1974年2月5日經(jīng)過(guò)金星，經(jīng)過(guò)引力助推減速之后到達(dá)水星，否則因?yàn)樘?yáng)引力，速度太快就直接“跑過(guò)了”。還有卡西尼號(hào)探測(cè)器，兩次飛掠過(guò)金星，之后又途經(jīng)地球、木星，最終才到達(dá)了土星。

《流浪地球》把飛行器換成了地球，原理不變，只是要想讓地球發(fā)動(dòng)機(jī)助推器產(chǎn)生的動(dòng)能完全超越太陽(yáng)引力，就必須借用木星這個(gè)大塊頭，把地球反彈出去。

引力彈弓就是利用行星的重力場(chǎng)來(lái)給太空探測(cè)船加速，將它甩向下一個(gè)目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。
利用引力彈弓使我們能探測(cè)冥王星以內(nèi)的所有行星。在航天動(dòng)力學(xué)和宇宙空間動(dòng)力學(xué)中，所謂的引力助推（也被稱為引力彈弓效應(yīng)或繞行星變軌）是利用行星或其他天體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和引力改變飛行器的軌道和速度，以此來(lái)節(jié)省燃料、時(shí)間和計(jì)劃成本。
引力助推既可用于加速飛行器，也能用于降低飛行器速度。

影片中，地球?yàn)榱颂与x太陽(yáng)系，設(shè)定了一個(gè)飛往木星的冒險(xiǎn)軌道，差點(diǎn)毀掉地球。這種冒險(xiǎn)的原因是為了利用木星給地球加速。這種加速的方式俗稱引力彈弓（gravitational slingshot）或者叫引力助推（gravity assist）。這樣地球就獲得了木星的軌道速度，再加上原有的速度，速度增加到了二者之和，地球的速度和能量都增加了，卻沒(méi)有消耗任何燃料。

其實(shí)不僅在“流浪地球”計(jì)劃中使用這個(gè)原理使得地球加速，在2007年7月6日，旅行者1號(hào)距離太陽(yáng)154.4億公里（103.2天文單位），它在經(jīng)過(guò)木星和土星時(shí)通過(guò)引力助推獲得了足以完全擺脫太陽(yáng)引力的動(dòng)能。目前是距離地球最遠(yuǎn)的人造物體，位于太陽(yáng)系和星際空間之間的邊緣帶。

例題：

木星引力

木星的引力比地球強(qiáng)2.5倍，因?yàn)轶w積太大，能夠牽引太陽(yáng)系包括地球在內(nèi)的其它行星，這意味著木星將與地球和地球軌道發(fā)生交互作用，比如地球四季就是因?yàn)槟拘且Φ淖饔?。感謝木星巨大的引力，使得很多小行星和彗星的軌道在木星引力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)地球免受撞擊。

電影中的原理，就是要利用木星的引力把地球吸過(guò)去，只要飛得足夠快，并且算好角度，就會(huì)得到巨大的加速力：“我們的星球也在木星表面拉起了如山的液氫和液氦的巨浪。這時(shí)，木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空。”

可惜問(wèn)題就出在了“沒(méi)有算好”，原因還在于速度不夠，沒(méi)跑成功。就像月球一樣，人家原本沒(méi)打算成為地球的衛(wèi)星，就因?yàn)楸坏厍蛞Α安蹲健钡搅耍懦蔀榈厍虻男l(wèi)星。但電影中的問(wèn)題比較嚴(yán)重，因?yàn)槟拘且μ?，地球距離木星太近，差點(diǎn)超越洛希極限。

洛希極限

電影中沒(méi)有解釋這個(gè)名詞，實(shí)則不應(yīng)該，但這個(gè)詞聽(tīng)上去很高深莫測(cè)，但其實(shí)很簡(jiǎn)單的。洛希極限是指當(dāng)行星與衛(wèi)星距離近到一定程度時(shí)，潮汐作用就會(huì)使天體本身解體分散。

舉個(gè)例子，地球和木星的距離為洛希極限時(shí)，地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，地球就會(huì)傾向碎散，繼而成為木星的環(huán)，沒(méi)錯(cuò)，土星的環(huán)就是這樣來(lái)的。

它以首個(gè)計(jì)算這個(gè)極限的人愛(ài)德華·洛希的名字命名。

所以，地球飛過(guò)木星的時(shí)候，不能靠的太近，太近了超過(guò)洛希極限，地球就會(huì)崩了。但是離太遠(yuǎn)的話，引力又不太夠，會(huì)達(dá)不到?jīng)_出太陽(yáng)系的第三宇宙速度。只能拐回來(lái)繼續(xù)繞太陽(yáng)，所以冒險(xiǎn)接近木星，是地球殺出太陽(yáng)系的唯一一條路。（只要我跑的夠快，木星能幫我讓太陽(yáng)抓不到我）

原著中，離開(kāi)木星時(shí)，地球已達(dá)到了逃逸速度，它不再需要返回潛藏著死亡的太陽(yáng)。

可見(jiàn)，洛希極限就是末日的臨界點(diǎn)，在電影中充當(dāng)了電影中常見(jiàn)的“倒計(jì)時(shí)爆炸”功能，知道這一點(diǎn)足矣。

太陽(yáng)進(jìn)行核聚變的三步鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。圖片來(lái)源wikipedia

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的常見(jiàn)表述是：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。該定律是由艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中提出的。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和第一、第三定律共同組成了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

為了移動(dòng)地球，地球人建造了萬(wàn)臺(tái)超級(jí)聚變發(fā)動(dòng)機(jī)，每座11公里高，總共能產(chǎn)生150萬(wàn)億噸的推力，約為150億億牛頓。地球的質(zhì)量大約6億億億千克，利用牛頓第二定律，可以粗略計(jì)算除發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)地球產(chǎn)生的加速度約等于0.000000025倍的地球表面重力加速度，也就是0.00000025m/s2，相當(dāng)于地球在一年后的速度只有大約7.9m/s，尚且不如博爾特在100m賽道上的速度，根本無(wú)法驅(qū)動(dòng)地球逃離太陽(yáng)系的束縛。

核聚變（nuclear fusion），又稱核融合、融合反應(yīng)、聚變反應(yīng)或熱核反應(yīng)。核是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個(gè)原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核（如氦），中子雖然質(zhì)量比較大，但是由于中子不帶電，因此也能夠在這個(gè)碰撞過(guò)程中逃離原子核的束縛而釋放出來(lái)，大量電子和中子的釋放所表現(xiàn)出來(lái)的就是巨大的能量釋放。這是一種核反應(yīng)的形式。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。核聚變是核裂變相反的核反應(yīng)形式?？茖W(xué)家正在努力研究可控核聚變，核聚變可能成為未來(lái)的能量來(lái)源。核聚變?nèi)剂峡蓙?lái)源于海水和一些輕核，所以核聚變?nèi)剂鲜菬o(wú)窮無(wú)盡的。 人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。

影片中提到地球發(fā)動(dòng)機(jī)的能量來(lái)自“重元素聚變”。核聚變這個(gè)概念我們并不陌生，“兩彈一星”中氫彈就是一種劇烈的核聚變現(xiàn)象。所謂重元素聚變一般發(fā)生在大質(zhì)量恒星演化末期的核心處，這里說(shuō)的大質(zhì)量最少也要8顆太陽(yáng)質(zhì)量以上了。

實(shí)際上，我們身邊的元素，除了氫和氦，基本都是在恒星燃燒、超新星爆炸以及中子星合并過(guò)程中形成的。有句話說(shuō)的很好“我們其實(shí)都是核廢料”。

例題：

光年

光年是長(zhǎng)度單位，用來(lái)計(jì)量光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時(shí)間的距離，一般被用于衡量天體間的時(shí)空距離，其字面意思是指光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時(shí)間所經(jīng)過(guò)的距離，為9,460,730,472,580,800米，是時(shí)間和光速計(jì)算出來(lái)的單位。

“年”是時(shí)間單位，但“光年”雖有個(gè)“年”字卻不是時(shí)間單位，而是天文學(xué)上一種計(jì)量天體時(shí)空距離的單位。宇宙中天體間的距離很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，如果采用我們?nèi)粘Ｊ褂玫拿?、千米（公里）作?jì)量單位，那計(jì)量天體距離的數(shù)字動(dòng)輒十幾位、幾十位，很不方便。于是天文學(xué)家就創(chuàng)造了一種新的計(jì)量單位——光年，即光在真空中用去一年時(shí)間所走過(guò)的距離。距離=速度×?xí)r間，光速約為每秒30萬(wàn)千米（每秒299,792,458米），1光年為9,460,730,472,580,800米。讀作：九千四百六十兆七千三百零四億七千二百五十八萬(wàn)零八百米。

比鄰星

比鄰星（毗鄰星，Proxima Centauri)是南門(mén)二（半人馬座α）三合星的第三顆星，依拜耳命名法也稱為半人馬座α星C。它是離太陽(yáng)系最近的一顆恒星（4.22光年）。它是由天文學(xué)家羅伯特·因尼斯（Robert Innes）于1915年在南非發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)他是擔(dān)任約翰尼斯堡（Johannesburg）聯(lián)合天文臺(tái)（Union Observatory）的主管。

稍有天文常識(shí)的人都知道，距離太陽(yáng)系最近的恒星是“比鄰星”，只有4.2光年。雖說(shuō)是只有4.2光年，但是對(duì)于我們來(lái)說(shuō)也是遙遠(yuǎn)不過(guò)的距離了，要知道1光年大約等于9.5萬(wàn)億公里。如果用最快的宇宙飛船，到比鄰星去旅行的話，來(lái)回就得17萬(wàn)年。在廣袤的宇宙系統(tǒng)中，雖說(shuō)是比鄰也遠(yuǎn)在天涯。

比鄰星和太陽(yáng)也就是離地球最近的兩顆恒星，因科學(xué)家研究恒星的相互影響，測(cè)量科學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，最喜愛(ài)以比鄰星和太陽(yáng)為樣本，這就是比鄰星在科學(xué)上的最大價(jià)值。

例題：

你看這地球，多美?。。℅OSE-8氣象衛(wèi)星于地球靜止軌道上拍攝）圖片來(lái)源NASA