专访《流浪地球2》科学顾问：月球如何“自己炸自己”？

云海听松

“没有人的文明，毫无意义。”这是《流浪地球 2》中的一句台词。1 月 22 日大年初一，电影如期上映。而在三天前，作为该片科学顾问之一的崔原豪博士，已经提前观看科学家的点映专场。博士毕业于北邮通信专业的他，参与了概念设计和完善影片世界观等工作。



图 | 右一为崔原豪（来源：崔原豪）

电影主要有三组人物：以图恒宇、图丫丫和马兆为主的技术支持者（科学家）、以刘培强和张鹏为主的实际操作者（航天员）、以及以周喆直和郝晓晞为主的高层决策者（外交官）。本文将先从科学家这一部分讲起。



图 | 片场一角（来源：资料图）


图恒宇：拯救地球的技术支持者

影片最感人的部分之一莫过于量子科学家图恒宇，为因车祸去世的女儿图丫丫所打造的数字生命。图恒宇的研究方向是数字生命和数字世界，即探索数字生命是否能实现。因此，准确来讲他的定位是一名数字世界架构师。

他所在的北京数字生命研究所，负责设计 550 系列量子计算机。最初版本是 550A，当太空危机来临时已经迭代到 550C 和 550W。后期，当 UEG（United Earth Government）联合政府伦理委员会禁止数字生命计划之后，图恒宇和他的领导马兆开始转向并完全聚焦于设计 550W。

而图恒宇私下的最大愿望，是做出一个真的数字生命。后来，他果真让女儿图丫丫成为第一个拥有数字生命的人，她拥有意识并能与现实世界互动，当然图恒宇也因此一度入狱。

具体来说，他把图丫丫的思维上传到数字生命载体中，通过 550A 的算力赋予图丫丫两分钟的生命。为什么只有两分钟？因为 550A 的算力有限。这里的限制在于，数字生命本身需要环境感知，以及对历史记忆产生认知，而认知会产生情绪，情绪会感知人的行为。

所以图恒宇在“制作”生命时，不仅要考虑图丫丫的历史记忆问题，也要考虑当前的环境状态。一开始由于 550A 的算力缺乏，导致无法生成一个完美的数字世界，这会带来数字世界的崩溃，从而让图丫丫的意识出现问题，所以她当时的第一反应是周围好黑，其实这是数字生命进入自我保护状态的表现。

而当算力变强之后，数字世界也会更加拟真和稳定。这时，图丫丫的数字生命就能更稳定地和外界交流，寿命也能延长到 70 年。



图 | 片场一角（来源：资料图）

借助图丫丫的数字生命，图恒宇得以在关键时刻启动互联网根服务器。电影中，人类必须同时重启全球发动机，因此需要一个时间同步系统。但是时间非常紧急，所以当时最有可能的同步系统就是：利用此前已经设计好的发动机的同步专用网络。事实上，这也是图恒宇依赖原有互联网架构所做的预案。

当利用同步网络去重启发动机时，就得同时重启全球互联网。作为一个专网，同步网络建立在互联网之上，类似于真实世界中的金融专网一样，是通过对互联网做高密级的切片，保证发动机能以高密集的方式在互联网上正常运转。

片中的互联网根服务器，是真实世界中的互联网根服务器、加上一个核心路由器的集合体。它和我们认知里的根服务器并不完全相同。现实中，即使我们重启一个服务器，严格意义来讲不可能完全地重启互联网。但对于电影来说，剧组必须对概念进行简化，因此才把两个功能合二为一。

重启根服务器固然是重启互联网的关键一步，那么为何需要重启三个根服务器？

崔原豪说：“考虑到当时的网络存在很多并发，所以需要一个冗余备份。重启三个可以对抗互联网恢复启动时的重启风暴，要知道当时会有很多人接入网络，这会给服务器带来大量的同时请求，其实这就类似于一个 DDOS 攻击，因此需要重启三个，确保重启一次就能成功重启全球的互联网。”

但在现实生活中，互联网采用的是分布式部署方法，并没有绝对的中心。当根服务器和核心路由器的概念集合在一起，就相当于一个全球互联网中心。

在人类现有的 DNS 系统中，本身就有一个经济恢复方案。各国互联网机构在世界范围内选了七个代表，各自持有互联网的 DNS 芯片和密钥。当互联网域名系统遭遇危机时，只需五个人在一起就能借助密钥，恢复全球互联网的正常运行。

但是为了简化剧情，电影里的图恒宇一个人就可以恢复网络。理论来讲，片中的北京互联网中心和根服务器，它们搭载着 DNS 的技术，对全球互联网有着重要影响。但在现实生活中，只有根服务器和骨干路由器结合，才能让全球互联网恢复运行，否则根服务器只能恢复 DNS 的相关服务。然而，一个 173 分钟的电影根本无法面面俱到，只好对一些概念做出简化和舍弃。

从剧情角度来讲，图恒宇的领导——马兆这一角色的必要性在于，编剧不可能让一个旁白去解释这些科学概念，这时就需要一个真人角色。在内心深处，马兆其实是一个“数字派”，他在遗书上画了一个莫比乌斯环，这说明他是数字生命的坚定支持者。从某种程度来讲，马兆的角色使命在于引导图恒宇把 MOSS 做出来。其实，莫比乌斯环也是一个很明显的暗示，他应该也知道 MOSS 未来版本的存在。

片中也有介绍 550W 反过来看就是 MOSS，而 550W 来自 550 系列工程。因此，很有可能是图恒宇的某些行为，导致了 MOSS 这样一个强人工智能的诞生。



图 | 图恒宇注视着 MOSS（来源：资料图）

如前所述，数字生命是一个不断迭代的过程，片中的 MOSS 本身就是弱人工智能的生命，尽管能和人类交流，但却没有和人类一样的情绪和意识。

崔原豪表示：“中科院计算所王元卓老师（科学顾问人工智能组组长）提出了人在回路的想法来丰富剧情，当然这也是目前人工智能领域内一个比较大的研究方向，即在机器做决策的过程中引入人的决策，这样可以提升算法的精确度，让人工智能表现得更智能。”

在做剧本概念设计时，科学顾问团认为引入人在回路之后，能让图丫丫的数字生命从弱人工智能转为强人工智能。

后来，刘培强提问 MOSS 的时候，MOSS 说了一句：“这是 MOSS 的回答”。显然这是一个非常强的人工智能——它是有意识的。而它的核心转变来自于人在回路的概念——即图丫丫的介入。

事实上，强人工智能正是 MOSS 的后期状态，那时的它可以引爆月球、对人类做全面的监视等。“但是因为时长原因，无法呈现更多，不过我们确实做过这样的思考，估计也有观众可以猜出来。”崔原豪说。



图 | 片场一角（来源：资料图）


刘培强：拯救地球的具体实践者

片中，关于太空电梯的剧情，是刘培强的重点戏份。不过，太空电梯的概念并不新鲜，基本可以理解为是几千年前《圣经》中巴别塔的变体，也就是借力通天。

当大量人群进入太空时，需要借助太空电梯、或者其他更便宜的火力引力的方式。现实中，目前大部分宇航员都是通过火箭或航天飞机进入太空，90% 都得使用燃料。

在这种情况下，让人类使用脱离引力的方式毫无经济性可言。虽然火箭可以回收，从而降低一些花费，但是成本依然很高，因此无法支持人类大批量地进入太空。

电影里人们要推进方舟计划，但是在地面建造大规模的空间站是不现实的，一旦进入引力范围，空间站会被引力俘获，而这样大质量的造物在脱离引力时，所需要的能量是个天文数字。

所以，最合适的方式就是在地球静止轨道上建立同步空间站，只有这样才能更加稳定，从而方便在轨道上做大规模施工，并在建成之后带领人类冲出太阳系。

那么，如何在静止轨道上做大规模施工？一种可能且经济的方式，就是搭乘太空电梯。

“为什么说太空电梯是方舟计划的核心？因为没有太空电梯，方舟计划就行不通。如果太空电梯真的存在，这样一个 7 倍于地球直径、占地月间距 1/4 的巨构建筑，将是人类文明史上最辉煌的奇迹。那时的地球好比一个小圆，它挥舞着大臂膀一直在旋转。”崔原豪说。

就现实中的我们来说，如果不能非常经济地进入太空，则无法实现冲出太阳系的想法。崔原豪表示：“‘美国现代科幻小说之父’罗伯特·海因莱因认为，只要你能到达离地面约 160 千米的近地轨道，你的太阳系旅程就完成一半了。”因为在脱离引力时，人类要付出的能源，要远远大于星际航行。



图 | 片场一角（来源：资料图）

在刘培强的戏份中，洛希极限也是多次出现的一个名词。中科院国家天文台研究员陈学雷表示，洛希极限是天体物理中的一个常见概念。地球、月球等一般是由自身引力束缚在一起的，如果两个天体彼此靠近，潮汐力就可能大于天体自身引力，从而导致天体瓦解。现实中，人们已经观察到黑洞导致恒星潮汐瓦解的现象，也看到过木星导致彗星潮汐的瓦解。

不过，回到电影情节，由于地球引力比月球大得多，所以地球会首先致使月球瓦解，瓦解后的大量物质将落入地球。根据地球和月球质量估计，洛希极限应该是月球半径 5 倍多，也就是地月质心距离只有 9000 多公里。考虑到地球的半径约 6400 公里，月球的半径约 1700 公里，所以这时地球和月球表面已经非常靠近。

陈学雷表示，电影画面里展示的地月距离并没有这么近，这是电影里的一个 Bug。当然，远在地月达到洛希极限之前，潮汐力已经非常巨大，这足以在地面产生巨大的潮汐，不仅会带来海洋潮汐，地面也将不再稳定。

那么，在电影中地球上全部的核武器加起来，为何可以炸碎月球？诱发月球核聚变又是怎么发生的？

陈学雷说，现实中人类的全部核武器远远不足以炸毁月球。剧组可能也考虑到了，所以设计一个核爆相控阵的概念：让核武器按照精确控制的时间爆炸，使各个核爆产生的爆炸波，可以恰好汇聚在月球中心，借此形成巨大的温度和压强。

“摧毁月球的原理，似乎是靠这种巨大的温度和压强促成月球中心实现重核聚变。这其实有点类似普通核弹的起爆。”陈学雷说。

你可能也知道，原子弹中心使用的是铀或钚等核裂变材料，外面布设着特殊形状的普通炸药，通过精密控制普通炸药的起爆时间，形成汇聚到中心的束流，借此产生的巨大压力，将铀、钚瞬间压缩到很小的体积，从而达到临界质量发生链式反应，最终引爆原子弹。而氢弹则是使用原子弹引爆产生的巨大温度和压强，引爆氘和氚等材料的核聚变。

不过问题在于，月球中心会发生怎样的核聚变？要知道，太阳中心的核聚变是氢核的核聚变，但是月球的中心并不是氢。

电影里的地球发动机使用的是重核聚变，也就是用硅、氧等地球上比较重的核实现聚变，这需要的温度比太阳中心高得多，而在自然界中一般只有演化到晚期的大质量恒星中心才可以。

“作为科幻电影，这只是一种可能性。而在现实中，仅凭在月面爆炸几千颗核弹，就算通过精确控制，让爆炸产生的冲击波同时到达月球核心，温度也是不够的。”陈学雷分析称。

不过更重要的是，月球核心实际上根本无法重核聚变。因为重核聚变的原理是：当两个较重的原子核聚变到一起形成一个更重的原子核时，会释放出一些能量。之所以能释放能量，是因为两个原子核各自的质量加在一起，大于所形成的原子核的质量。那么，多余的这部分质量就可以按照爱因斯坦质能公式转化为能量。

问题是，这种释能反应只能进行到铁核为止，因为铁原子核是最稳定的，它和任何别的原子核进行聚变时，需要吸收能量而不是放出能量。月球中心其实含有大量的铁，因此即便把它加到再高的高温，也不能使它发生重核聚变。所以这个情节其实是无法成立的。

“但在电影里，在此之后的月球仍然是一团，这也让人有点困惑。因为月球如果真的发生核聚变就会被炸散，那样的话依然无法避免大量碎片砸向地球。如果没有炸散，而是像太阳一样变成一颗恒星，那也很奇怪。况且，这也并不能使月球摆脱地球，所以这部分的故事似乎有点没讲圆。”陈学雷说。



图 | 陈学雷（来源：陈学雷）

但他也表示：“科幻电影是一种艺术，不能要求它完全地符合科学，虽然严格地挑剔起来，有些情节确实不完全符合科学，但是画面的逼真感很强。假如不做具体的计算，它和我们一般观众的心理感觉是比较一致的。我很喜爱这部电影，里面出色的特效完全不逊于国外科幻片。”

对此，崔原豪表示：“科学顾问团首先确定了第一个大原则：现有的人类核武器不可能完全炸掉月球，这差了数个数量级，所以在其他科幻片中丢个核弹把它炸掉，在我们看来是不成立的。”那应该如何炸掉？其实有很多方式。一种有意思的方法是以相控阵的方式，在月球表面上以阵列形式布置大量爆炸阵元，即电影里的核弹。

如果布置得非常精确，可以在月球内部的某个点比如月幔上出现爆炸叠加现象，即在某一个点上产生能量叠加。如果这个点本身是一个密闭空间、或者是一个比较完美的空间，那么就有可能产生类似于氢弹爆炸的的聚变反应。理论上讲，考虑到电影世界里的重核聚变已经成立，如果它的能量是足够的，月球内部发生就可能可自持的连续核聚变，从而让它自己爆掉。

“这相当于是剧组开了一个脑洞，很有可能是不能实现的。但是考虑到电影本身已经假设重核聚变是成立的。因此如果人类的核武可以产生足够的能量去触发重核聚变，这样就能让月球自己把自己炸掉。”崔原豪说。



图 | 片场一角（来源：崔原豪）


周喆直：拯救地球的高层博弈者

对于三组人物的设定，崔原豪认为：“我一直觉得这是在通过三种人物，来反映人类在面临危机时三种层面的不同反应。周喆直和郝晓晞属于高层决策者。当人类面临危机时，高层肯定会进行很多博弈，这时中国就要体现自己的担当。”



图 | 片场一角（来源：资料图）

图恒宇和马兆这条线，是在讲科技的变革过程；刘培强和张鹏这部分则是在说具体操作时，该如何应对难题。

同时，他们也暗示着不同的情感。周喆直寓意着家国情，图恒宇侧重于亲情，刘培强则突出爱情、以及和张鹏的兄弟情。“在面对问题时，他们三个角色有着共同的交叉点，让三组人物之间穿插一些故事，这也是电影史诗感的来源。”

三条线也是相互独立的，但也并非物理意义上的完全独立。他们比较近的结合点就是刘培强在面试时，图恒宇就在玻璃对面。此外，他俩还在走廊上擦肩而过。

而在片尾彩蛋里，MOSS 说自己是危机的罪魁祸首，那么如何看待这样的情节设定？以及这部电影是否会有续集？


是否会有《流浪地球 3》？

崔原豪说：“在这个问题上，我只能从观看角度给大家提几个问题。剧情里有几个巧合：第一，周喆直发表股骨宣言时，刚好是图丫丫被插入到 MOSS 时，那这个文明的诞生指的是什么？第二，是马兆在溺亡之前，我们已知他是一个非常倾向于数字派的一个人，至少是数字生命的坚定支持者，他说没有人类的文明毫无意义。那这个文明又是什么文明？人又是什么人？如果从 MOSS 的角度来说，人类的傲慢是人类的原罪，那么 MOSS 觉得什么是人类最好的解决方式？它觉得自己是不是一个文明？这些都可以留给大家思考。”



图 | 片尾展示了崔原豪在内的科学顾问团的名字（来源：崔原豪）

另外，如果你在二刷或三刷时，发注意到周喆直在会议室里对着摄像头，有过一个长时间的注视。在视觉语言中，摄像头本身就是 MOSS 的视角，而他一直盯着摄像头看，很明显意识到了 MOSS 的存在、以及 MOSS 可能的动作。

在关键时刻，周喆直重复表示：“我们的人一定能完成任务，无论虚实。”“无论虚实”——这是他自己的原话，说明他肯定知道 MOSS 的存在，这也是他坚持重启根服务器的原因。

在片尾，有一段周喆直年老时的闪回——光头的图恒宇穿着机甲。而图恒宇的肉体已死，那么这个场景是在哪？而且当时周喆直已经年迈，因此时间线肯定不是现在，所以这段非常值得玩味。



图 | 科学顾问团合影：右一为崔原豪（来源：崔原豪）

事实上，最开始电影是一个非常长的版本，一共有四个小时，这个版本里的史诗感会更强，四个计划各自所占的篇幅大致相同。后来变成现实派和数字派的对抗，因此数字生命和人工智能的占比非常多。



（来源：资料图）

“从最开始 550 系列计算机的设计、呈现、以及相关台词，都是我所在的科学顾问组负责的，还包括数字生命的成长过程、屏幕上滚动的代码、美术上和演员本身的呈现等。”崔原豪说。

电影中有一幕是图恒宇是在家工作的状态，墙上写满了人工智能公式和推算过程。如下图，在崔原豪等科学顾问的建议之下，剧组将重要的公式放在了显眼位置。



图 | 上图：电影中图恒宇的房间布局；下图：剧组在对房间布局进行设计（来源：崔原豪）

在看电影时，你可能感觉图恒宇一直在写代码，然后就实现了数字生命。对此崔原豪表示：“因为电影已经很长，不太可能再去加东西。其实科学顾问做了很多设计，就电影的世界观我们一起写了十几万字，最终呈现出来的只是冰山一角。”



图 | 崔原豪参与科学顾问时的部分工作文档（来源：崔原豪）

“我们作为科学顾问更多希望坚持科学的真实性，尽量从现有科学知识出发，做一些尽可能合理的推理。但是剧组会考虑艺术性和可实现性，于是采取了对概念进行舍弃或简化的做法。”崔原豪说。



（来源：崔原豪）

此外，崔原豪认为对于外国人来说，他们很少会见到《流浪地球 2》这种集体主义的影片。《流浪地球 2》的立意非常高，讨论了文明、虚拟和现实之间的关系。作为观众我们也可以把这个文明定义为一个数字文明的诞生、或两个文明的关系。即大家应该在不同的社会层面上，都做出相应的反馈。

另据悉，电影改编自刘慈欣的同名小说，立意上也和小说的精神内核保持一致，刘慈欣本人也更倾向于描述宏观的史诗性故事。这也是《流浪地球 2》和国外科幻电影的不同之处，而它在国外影评网站上也获得了高分。

或许这不仅是因为电影制作之精良，也因为它讲了一个和人类休戚与共的故事。正如周喆直所说：“在浩瀚宇宙中，地球只是一个小小白点，但这个小小白点却是我们的一切。”

支持：路雨晴