淘宝网如何修改评价:百家博谈第十七期 影片《2012》中的科学元素_

影片《2012》中的科学元素

文/奇云

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《2012》让“中微子”出马毁灭地球，中微子比较神秘，它具有质量，以接近光速运动，不带电荷，穿透能力非常强。可以这样说，导演艾默里选择一个最不可能毁灭地球的元素来毁灭地球。因为，中微子基本上不会和其他物质发生反应。而且，由于中微子的质量非常小，就算大量的中微子被地球捕获，质量转变成能量，对地球造成的影响也是微乎其微的。

太阳风暴对人造卫星和通讯设备的影响最为明显，但对人体（宇航员除外）的影响并不显著，这应感谢地球完美的构造。虽然太阳风暴爆发时发生的紫外线和Ｘ射线的强度可以达到平静时的数十倍甚至数百倍，并抛射出大量的高能带电粒子，但幸运的是地球的大气层保护了我们，吸收了大部分的紫外线和Ｘ射线；地球磁层很好地屏蔽掉了高能带电粒子，使我们免受致命的辐射损伤。

电影里描述的大陆漂移在几分钟内发生了，移动后的大陆板块居然还保持着完好的外形。此情节虽然多多少少和科学沾了点边，但不符合大陆板块移动规律。因为，地壳板块的运动速度相当缓慢，以至于我们通常难以觉察到板块或大陆在移动。地震和海啸由板块运动引起倒是有科学根据，地壳运动使板块边缘聚集巨大的能量，但这些海啸的浪高不超过几十米。

地球磁极倒转是在比较长的时间尺度上发生的。在最近600万年间发生了三次倒转。其中最短的间隔是70万年，而最长的则有150万年。美国宇航局严重驳斥影片《2012》中短期内发生地球磁极倒转的可能性，理由是：地球可能发生过这样剧烈的磁场变化，但是这一过程是一个持续数百万年的缓慢过程，如此缓慢以至于人类根本感觉不到这种变化。

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北京时间2009年11月13日零时，好莱坞灾难大片《2012》在全球同步公映。影片定格于2012年：由于太阳风暴、地壳运动和环境变化的影响，使得人类赖以生存的地球即将毁灭。除了震撼人心的世界末日剧情外，其逼真的灾难场景让每位观众感同身受。特别是片中引用玛雅预言的说法称2012年12月21日是世界末日，片中还描述末日到来时遭遇超级海啸、地球南北两极倒转及行星撞地球的景象。影片中更是援引了美国宇航局（NASA）的种种“科学发现”，使虚拟的“末日灾难”有了像模像样的“科学依据”。虽然人们相信2012年不会是“世界末日”，但《2012》冲击波仍然令许多观众惊愕：在这部影片的灾难性场景中，到底有多少可以成真呢？

《2012》设定的故事前提，是太阳活动突然加剧，释放出大量的中微子。很快，地核被这些中微子加热并熔化，大量熔岩溢出造成大陆板块迅速移动，带来了剧烈的地震和火山爆发，并引发超级大海啸，人类生活的地表几乎全部被淹。太阳怎么会没烧化地表，却直接熔化了地核呢？电影制作者给出的理由是，太阳发出的中微子能够穿过地表，和地核发生反应。
   《2012》让“中微子”出马毁灭地球，听上去很有“科学性”，其实不然。中微子和中子、质子、电子等一样，是组成自然界物质的基本粒子之一。但中微子比较神秘，它具有质量，以接近光速运动，不带电荷，穿透能力非常强。像地球这样大的家伙，中微子可以轻而易举的穿透，大约100亿个中微子，只有一个能够被地球捕获。它的特点就是很少能和其他粒子发生作用，所以很难被探测到。为了探测发自太阳的中微子，20世纪60年代晚期，在美国物理学家家弗雷德里希•莱因斯的领导下，美国在南达科他州一个深达1500米的金矿中建造了中微子探测器，装了38万升四氯乙烯溶液，用于测量太阳的中微子流量。因为只有中微子能轻而易举地穿透地面，到达这样的深度，其他的粒子则几乎不能。后来，各种探测太阳中微子的设备基本上都处在深深的废弃矿井中———就像电影《2012》的开头里，印度铜矿井下深处的研究中心那样。
   可以这样说，导演艾默里选择一个最不可能毁灭地球的元素来毁灭地球。因为，中微子基本上不会和其他物质发生反应。而且，由于中微子的质量非常小，就算大量的中微子被地球捕获，质量转变成能量，对地球造成的影响也是微乎其微的。地球每时每刻都在向外辐射出大量的热量，短期内发生急剧升温是不可能的。每100年升高0.1度的话，在科学家眼里，已经是非常惊人的了。所以，中微子不可能加热融化地核，电影中的灾难不可能由中微子引发。

在《2012》中，为地球带来灾难的还有2012年袭击地球的超强太阳风暴。其实，在《2012》公映之前，关于2012年即将发生强烈太阳风暴的消息已经充斥媒体。
太阳风暴是指太阳黑子活动高峰阶段的剧烈爆发活动。从科学上分类，太阳风暴主要是三种形式：电磁辐射、高能质子流和磁化等离子体云。目前科学界公认：每隔大约11年就会进入一个太阳风暴活跃期；太阳活动在经历很长时间的低谷后，会产生一次超大规模暴发的峰值。美国科学家据此推测，太阳风暴将在2012年走出持续11年的低谷，一次超强的太阳风暴发可能发生在2012年9月。
   今年1月份，由美国宇航局提供研究资金，美国国家科学院发布的一份特别报告中指出， 2012年太阳活动将会异常猛烈，强烈的太阳风暴将会对所有依靠电力、电磁场工作的的电器和设备产生影响，造成严重的生命和财产损失。
事实上，早在1859年9月，地球就曾经遭遇过一次“超级太阳风暴”的袭击，导致当时的许多电报机都瘫痪。不过在1859年，世界主要还依靠蒸汽机和人畜劳力在运转，所以当年的“超级太阳风暴”并没有对人类带来过于严重的灾难。
   太阳风暴对于地球的一个重要影响是导致磁暴的发生，从而对供电系统产生影响。1989年3月13日，太阳风暴期间的强磁暴致使加拿大魁北克供电系统瘫痪，600多万人在无电的冬天度过了9个小时。不仅如此，强磁暴同时还烧毁了美国新泽西州的一座核电站的巨型变压器。同时，大量的输电线路、变压器、静止补偿器等电网设备发生跳闸或损坏，部分电网不得不关闭。
太阳风暴对人造卫星和通讯设备的影响最为明显。2000年7月14日，日本的“宇宙学和天体物理高新卫星”在太阳风暴中失去能源，姿态失控，几个月后便坠入了大气层。2003年的万圣节，太阳风暴导致全球范围内的通讯受到干扰：海事卫星电话系统瘫痪，全球卫星定位系统（GPS）的精度降低，美国宇航局的半数卫星出现故障，日本的一颗气象卫星与地面失去了联系，国际空间站上的机械臂被关闭，两名宇航员被迫紧急转移至射线防护效果最好的生活舱。
   太阳风暴对人体（宇航员除外）的影响并不显著，这应感谢地球完美的构造。虽然太阳风暴爆发时发生的紫外线和Ｘ射线的强度可以达到平静时的数十倍甚至数百倍，并抛射出大量的高能带电粒子，但幸运的是地球的大气层保护了我们，吸收了大部分的紫外线和Ｘ射线；地球磁层很好地屏蔽掉了高能带电粒子，使我们免受致命的辐射损伤。不过，一旦太阳风暴的能量超过地球磁场和大气的防护能力，必然引起地球附近空间环境发生强烈变化。这就要淘汰一些不适应这种变化的物种，催生能够适应这种变化的物种。当然，现在就对此感到恐慌完全没有必要，因为短时间来说，人类还不会面临如此严重的生存危机。
   如果能提前预报太阳风暴的到来并加以警告，哪怕是提前一个钟头，我们受太阳风暴影响造成的损害就能减低到尽可能地小。
   从已经积累的太阳观测资料来看，人类对于太阳活动的长期变化和太阳短期内的活跃程度高低还是能够有效预测的。目前，研究人员在２４小时到７２小时的预报尺度上取得了比较大的进展，特别是24小时预报相对是比较可靠的。但是，中长期的预报还无法做到准确。原因是我们还只能依赖遥感方法间接测定太阳大气中的诸多物理参数，这些间接测定的参数只能定性描述太阳大气的物理状态，因而无法给出相对精确的太阳活动预报。因此，未雨绸缪，我们首先要做的就是深入研究剧烈太阳活动产生的物理机制，提高预测能力。另外，人们还需要分析研究高技术系统在太阳风暴中的脆弱因素，提高技术系统抵御太阳风暴的能力。
   对于2012年可能出现的超强太阳风暴，我们完全没有必要惊慌，一则日益完善的空间天气预报系统可以让我们提前做好准备，避免严重的损失；二则对于太阳了解的不完善，这个警报可能是一次虚假警报。

在洛杉矶，大地崩裂成一条条深不见底的沟壑，岩浆涌上街道，摩天大楼像多米诺骨牌一般倾覆；在黄石公园，最大的活火山爆发了，就像数十颗核弹头爆发一样；在里约热内卢，海啸吞噬了这座拥有1500万人口的城市，耸立在城市制高点的巨大神像粉身碎骨；在喜马拉雅山，留守的僧人还没来得及敲响第三声警钟，洪水就攀上了这座“世界屋脊”，将一切都卷走……《2012》影片中这一连串惊心动魄灾难场面的“背后黑手”，就是地壳板块激烈移动和碰撞。1968年，法国地质学家勒皮雄将地壳划分为六大板块。在大板块中，还分出若干次一级的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。一般说来，在板块内部，地壳相对比较稳定，而板块与板块交界处，则是地壳活动比较活跃的地带。这里，火山、地震活动以及断裂、挤压褶皱、岩浆上升、地壳俯冲等频繁发生。例如，当两个板块相遇碰撞时就挤压隆起形成山脉，喜马拉雅山就是古印度洋板块与欧亚板块碰撞隆起而形成的。板块构造理论认为，不同的板块可以结合为一体，同一板块也可以在分裂之后向不同方向移动，中间形成新的大洋，大西洋就是这样形成的。
   电影里有这么一个情节，主人公杰克逊的飞机往西藏方向时（为了登上那儿建造的诺亚方舟），由于飞机燃油不够，原本绝望地准备迫降海上，却突然惊喜发现喜马拉雅山脉已经跑到眼前。原来，地壳因地心过热发生板块移位，亚洲版块向东漂移了1000多公里。这也就是主人公本来会降落到中国南海附近的，却迫降到了西藏高原。
   电影里描述的大陆漂移在几分钟内发生了，移动后的大陆板块居然还保持着完好的外形。此情节虽然多多少少和科学沾了点边，但不符合大陆板块移动规律。因为，地壳板块的运动速度相当缓慢，以至于我们通常难以觉察到板块或大陆在移动。打个比方， 一些板块的移动速度大致相当于一个人手指甲的生长速度，即每年3.65厘米。运动速度较慢的板块，其速度仅为手指甲生长速度的一半或三分之一。移动得特别快的板块，如太平洋板块，其速度约为手指甲生长速度的3倍。
   地壳运动使板块边缘聚集巨大的能量，当这个能量超过岩石体系的能量容量时候，岩石就发生破裂。如果地震发生在海底，就造成海底的突然沉降或者隆起，从而使海水发生上下颠簸，形成了海啸。影片中，当超级规模的地震在海底爆发时，超级海啸随之发生。浪高1500米的海啸不仅吞没了印度大陆，而且几乎盖过了喜马拉雅山。毋庸置疑，这一切完全属于艺术的夸大和虚构。尽管人类历史上曾经多次遭遇大规模海啸，但这些海啸的浪高不超过几十米。不过，地震和海啸由板块运动引起倒是有科学根据。例如，1896年6月15日，日本三陆外海的海底地震（7.6级），系由太平洋板块向西俯冲所引发，地震引发的海啸吞没了27122人。1960年5月22日，智利奥索尔诺附近的智利海沟东侧海底地震（9.5级），与太平洋东南部的纳兹卡板块向东俯冲有关。这次地震激起的海啸，从太平洋东南边缘横跨整个太平洋，抵达西北缘的日本，导致万里以外的日本112人丧生。当海啸波传至近岸，由于水深急剧变浅，特别是在港湾，河口内，能量集中，波高骤增至10米以上，构成一堵“水墙”，汹涌直扑海岸低地，造成触目惊心的深重灾难。
   1883年8月27日印度尼西亚拉卡塔岛喀拉喀托火山爆发并引发海啸，海浪最高达37米，造成3万6千余人死亡。2004年12月26日印度尼西亚大地震，规模9.3级，它是由印度洋板块向缅甸微板块底下俯冲过程中的逆断层作用造成的，引发海啸高达10余米，波及范围远至波斯湾的阿曼、非洲东岸索马里及毛里求斯、留尼汪等国，地震及震后海啸对东南亚及南亚地区造成30万人伤亡。 威力无比的板块活动，移动着大陆，撕开或关闭了大洋，升起了山脉，扩展着陆地。换句话说，板块的活动可以造洋，造山，造陆;而海陆的变迁和山系的形成又会促使气候以致生物环境发生变化。板块活动实际上控制了整个地质，地貌，气候和生物环境的演化，从而最终规定了当今世界的自然地理面貌。
   面对沧海桑田的变迁，人类不能不为大自然的力量所折服。谁能知道，明天的地球将会是怎样的呢？

《2012》中另一个场景可能让很多人印象深刻。一名美国政府官员指着电脑上的地图问：“现在威斯康星州是地球的北极？”回答是：“不，实际上是南极。因为地球的南北磁极互换了。”影片设计的这个场景同样有着科学背景。地球是一个大磁体，它有两个磁极，一个是南极，一个是北极。地球的磁场不断变化，有时增强，有时变弱，而地球磁场的两极也会移动，甚至倒转方向，北极移向南方，南极跑到北方。由于岩芯中的矿物质保存着地球磁极倒转的历史纪录，地球磁极倒转现象最初是在岩石剩余磁性测量中发现的。科学家通过不同地点、不同历史时期的岩芯记录进行比较就可以确定每次地球磁极倒转所需要的时间。在过去的1亿5000万年间，地球磁场的南北两磁极以不同频率倒转了数百次。
   地球磁极倒转是在比较长的时间尺度上发生的。在最近600万年间发生了三次倒转。其中最短的间隔是70万年，而最长的则有150万年。不过，在最近的78万年内，都未曾发生过倒转。法国地质学家高尔斯.胡罗特认为，地球磁极可能在近期内对调，理由是地球的磁场正在减弱。美国宇航局严重驳斥影片《2012》中短期内发生地球磁极倒转的可能性，理由是：地球可能发生过这样剧烈的磁场变化，但是这一过程是一个持续数百万年的缓慢过程，如此缓慢以至于人类根本感觉不到这种变化。而磁场衰减则是倒转过程中的一种现象。目前有些地区地磁场的强度确实有下降的趋势。根据历史变化规律，地磁衰减到一定程度就会发生磁极倒转，但是目前地球的磁场会不会继续衰减下去，还有待时间来检验。
   地球磁极翻转造成的后果相当严重，首先一些低轨道的卫星将完全暴露在太阳电磁风暴的“吹打”中，不用多久就会被摧毁，人类高科技通信技术将会遭遇毁灭性的瘫痪。此外，许多随季节变化而移居的候鸟或动物———从燕子到羚羊，几万年来它们一直依赖先天性本能鉴别地球磁场南北极，秋移春返，到时它们的命运很难预测。
   关键是在磁场两极倒转的过程中，赖以保护人类免受太阳强烈辐射的地球磁场将会完全消失，地球将整个暴露在各种致命的宇宙射线下，以人类为首的大量物种可能会因此灭绝。尽管听起来颇有些危言耸听，但这一理论恐怕也有待商榷。78万年前地球也曾经历过一次严重的磁场变化，南北磁极完全颠倒，但当时生活在地球上的我们的祖先直立人似乎并没有被灭绝，反而繁衍出了今天的智慧人类。
   地球磁场在两极倒转过程中磁场消失的时间共有多长，一直是科学家们争议的焦点。一部分科学家认为，地球磁场消失的时间将持续几千年。在这几千年内，地球将完全暴露在太阳辐射的致命“烧烤”中。然而，另一些科学家则认为，地球磁场两极倒转导致的磁场消失，最多只会持续几个星期。不过，根据对历史上各年代地球岩石磁化方向的研究，科学家得出结论是地球曾经多次发生过地球磁极倒转的现象。但这是一个非常缓慢的过程，每两次之间需要经过几十万年到上百万年的间隔，这样的事件是无法在１０年之内进行预测的。也就是说，现在预测２０１２年发生地球磁极大倒转是完全不可能的事情。
   其实，科幻灾难片作为一种艺术创造，情节的设定更多是建立在想象的基础上，并不需要严谨的科学论证。如果真要较真的话，看电影的乐趣也会大减。

学者旁白

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  沈冠军（南京师范大学地理科学学院教授）

  中微子会加热地核吗？这是不可能的，因为中微子基本上不会和其他物质发生反应。现在我们终于能看明白电影编剧变的“戏法”了：他把“只有在地下容易探测到中微子”偷换成“中微子可以绕过地表直接加热地核”。

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  王华宁（中国科学院空间环境研究预报中心副主任、国家天文台太阳活动重点实验室研究员）

  目前的太阳爆发活动强度还不至于冲破地球大气和磁场的保护，对地球上的现存物种构成致命威胁。但这并不意味着太阳爆发活动总是像现在这样“温和”。

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  金性春（同济大学海洋与地球科学学院教授）

  球面帽盖状的板块贴伏在地幔软流圈上，沿着球面滑动，因而板块运动可以运用球面几何学的方法加以描绘。通过计算，已经定量获得全球各板块运动的速度值。板块的运动速率相当缓慢，以至于我们通常难以觉察到板块或大陆在移动。

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  顾左文（中国地震局地球物理研究所研究员）

  从1900年至今的地磁观测记录看，地磁场的能量确实是在不断减弱，目前已经减少了10%左右。但不能因此简单推论今后地磁场会持续减弱至地磁倒转，因为1900年至今地磁场能量减弱的过程并不是持续稳定的。磁极倒转其实是漫长过程，地球磁场只会减弱不会消失，在地磁减弱的过程中，地球生物可能适应地磁变化。