喷出恢弘蓝光的行星发动机、洞悉一切的量子计算机、高耸入云的太空电梯、炫酷的工程外骨骼、憨态可掬的机器狗......

　　今年春节，中国原创科幻电影《流浪地球2》上映，好评如潮。网友认为，这部电影是中国科幻天花板，就算放在世界范围内，也堪称优秀。观众不仅能够通过逼真的特效，看到未来充满科技感的世界；看到在末世来临之际，人类为了自救而制定的宏伟计划和英雄一代的坚定信念；也能感受到灾难降临时，细微之处的关怀与悲悯......

　　从科幻回归科学，影片中的硬核科技，都有什么用？距离我们现实生活又有多远？

图源：微博

　　太空电梯，借助缆绳往返太空和地面

　　《流浪地球 2》中，连接地球和宇宙的庞然大物，拔地而起，冲破云霄，往返于天地之间。你可以看到密密麻麻的钢铁支架和各种精细零部件，震撼效果无以言表。

　　这是该系列电影首次出现太空电梯这一设施。影片中，航天员乘坐的飞行器，就像普通人乘坐的电梯一样，通过某种材料制成的“缆绳”穿梭于空间站和地面之间。

图源：Bilibili

　　从技术构想角度来说，太空电梯依托于一条揽绳，将地面控制站与同步宇宙空间站连接；还有人认为，缆绳一头与地面控制站连接，而另一头则应放置在月球，从而实现“坐电梯上太空或者月球”。

图源：Bilibili

　　早在1895年，被誉为“航天之父“的俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基便提议，在地面上建设一座超高铁塔，一直建到地球同步轨道为止，在铁塔内架设电梯，于是我们便可以搭着电梯进入外太空。

初代太空电梯概念图

图源：中科院物理所

　　然而，现实中建造“太空电梯”虽然存在技术可行性，但要找到力学强度最高、韧性最好的材料，并成功应用于宇宙的极端环境，困难重重。

　　在众多太空电梯计划中，尤其受人瞩目的，是日本知名建筑公司大林组的太空电梯计划。2012年，该公司宣布要投资100亿美元建设太空电梯，预计电梯时速200公里，单程需要7天，计划2025年左右在赤道附近的海上开工，2050年左右落成运营。

大林组官网概念图

图源：中科院物理所

　　然而，距离计划启动已经过去了十年之久，前景似乎不容乐观。除了物理模型的技术可行，太空电梯在实际建设中依然存在许多需要解决的问题。

　　比如，用碳纳米管做的缆绳，耐久性如何？

　　比如，如何保证电梯厢体有足够的动力支持，可以一直从地面升到太空站?

　　再比如，如何让太空电梯自动躲避太空碎片和一些可能撞上来的卫星？

　　太空电梯或许代表着人类对材料极限性能的追求。希望未来，我们能看到一座宏大的天梯，穿破遥远的云层，以摧枯拉朽之势，横贯天地。

　　行星发动机，原理可行实现困难

　　影片中，人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机，推动地球开启“流浪之旅”，这些发动机依靠重核聚变产生的巨大能量。每座高度都要达到1.1万多米，甚至比地球最高峰珠穆朗玛峰还要高，其宽度更是超过3万米。此外，每座发动机可产生150亿吨推力。

图源：Bilibili

　　根据电影设定，行星发动机之所以能实现推动地球，依靠的是重核聚变产生的巨大能量。

　　中科院合肥物质科学研究院等离子物理研究所副研究员王腾介绍称，利用核聚变反应产生的能量推动地球，原理上是可行的，但是实现起来非常困难。

全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）

图源：新华社

　　在核聚变反应方面，人类目前的科技水平，主要集中在轻核聚变而非重核聚变。相比重核聚变，轻核聚变更容易实现。

　　量子计算机，最快10年可达影片效果

　　在《流浪地球2》中的背景设定里，量子计算机得到了大规模发展应用。从影片中对“550A、550C、550W”等多个型号量子计算机的描述中可以看出，该技术经历了多个版本迭代。最终的“550W”也就是电影中的 人工智能机器人“MOSS”。

图源：Bilibili

　　在现实中，量子计算机开发已经有所进展。学术界将量子计算发展分为三个阶段，分别是实现量子计算优越性、实现专用的量子模拟机和构建可编程通用量子计算机。

量子计算原型机“九章”的光量子干涉实物图

图源：新华社

　　一位国内量子计算领域知名学者表示，目前全球量子计算机研发已实现第一阶段目标，达到第二阶段目标是当前学术界主要的研究任务，距离科幻电影中所展示的应用至少还需要 10年到15年左右的时间。

中国科学院计算技术研究所研究院王元卓为孩子们画的科普手绘

图源：微博

　　工程外骨骼，已经逐步商用

　　电影中还出现了各种外骨骼设备和机器人。例如用于建设的工程外骨骼、辅助军人、航天员工作和作战的特种外骨骼等；机器人方面，有外型类似小狗的月面机器人以及门型机器人等。这些机器人能够适应不同环境、不同工作场景辅助人类，甚至在危机时刻还能起到救死扶伤的作用。

图源：Bilibili

　　现实生活中，工程外骨骼、机器狗等技术已经飞入寻常百姓家，活跃在生产生活的诸多领域。

　　总部位于德国中南部奥格斯堡的German Bionic Systems是全球众多开发工程“机械外骨骼”（以螃蟹和昆虫等生物的外壳为模型的外部框架），旨在增强人类的科技公司之一。其研发的Apogee看起来像一个带有环绕式腰部组件的硬壳背包，重约7.5Kg——相当于装有额外衣服、水和一些食物的徒步旅行者的背包。

图源：Bilibili

　　在工人举起重物时，它可以为其下背部提供高达约30Kg的支撑，并为其行走提供帮助，来最大程度地减轻工人负担。它还可以收集数据，识别增加受伤风险的行为，例如过度重复和不正确的举重或扭转动作。

图源：Bilibili

　　机器人方面，波士顿动力已经商业化的机器狗Spot，可以灵活地转动，适用各种地形，还能爬行、踱步等，有效载荷达到14Kg。

　　数字生命，把人的生命数字化？

　　《流浪地球2》的剧情中，在面对地球即将毁灭问题时，人类提出了两种解决方案。一种是最终被选定的“流浪地球”计划，另一种则是 “数字生命”计划。

　　所谓“数字生命”，通俗来说就是将人的意识转移到电脑中去。人类存活需要持续不断的补充能量，也必然经历生老病死。但假若人的生命能够实现“数字化”存在，那么只要有电，基本上可以视作“永生” 。

图源：Bilibili

　　数字生命在现实中有一定的“雏形”，其实某种程度上来说就是近年来成为风口的“元宇宙”概念。人们在数字世界中建立一个代表自己的“投影”，还几乎能在网络世界中做到一切现实中能做的事。

　　当然，现阶段的元宇宙和电影里的数字生命还是有较大差距的。毕竟，元宇宙里的数字人本身并没有自我意识，其行为逻辑也是遵循程序代码或相应的人类行为。

　　值得一提的是，影片中支撑“数字生命”计划所需算力的“未来航天中心计算机”，其原型参考了“乌镇之光”超算中心。“乌镇之光”在2021年世界互联网大会乌镇峰会期间正式落地。

图源：蓝新网

　　《流浪地球2》饱含着极高的科技浓度，展现着当前科技发展的硬实力，描摹了一幅未来科技发展的可能图景，表达了人们对地球最朴素的依恋，带我们感受了无边宇宙的危险与浪漫。正如刘慈欣所言，科幻是在科学的基础上展开想象，但科学的想象力远比科幻疯狂。

　　审核：张宁 策划：李政葳 撰文：李飞 编辑：穆子叶

　　参考 |新华社、中科院物理所、桐乡发布、虎嗅、钛媒体