英国物理挑战赛——体验《流浪地球》的物理学世界

发布：国际部   来源：原创    发布时间：2019年03月01日   阅读次数：0

大年初一，中国科幻电影《流浪地球》登陆各大影院，收获票房冠军。电影讲述了一个发生在不远未来的故事：太阳急剧老化，随时都有可能进入到红巨星的膨胀阶段，地球也将因此被吞噬。在此危急关头，为了地球人的存亡，地球上的联合共和国作出了一项紧急决定，在地球上建造上万座重核聚变行星发动机，每个产生上百万亿吨的推力，把地球当成一个庞大的宇宙飞船，驶离现有轨道，驶向距离太阳系最近的一颗恒星——比邻星，从而开启了一段长达2500年的星际旅行。

走出影院，在朋友圈惊叹《流浪地球》的你，发现了电影中哪些物理学现象？有没有发现电影中隐藏的科学破绽呢？我们来简单聊一聊吧。

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关于木星

木星是一颗气态巨行星，是不以岩石或其他固体为主要成分构成的大行星。把地球扔在木星上的话，我们连人家的一个坑都填不满。木星表面有一块看起来像梵高不知名作品的东西，是一团激烈的沿逆时针方向运动的下沉气流，因为气流物质中含有大量的红磷化物，所以呈深褐色。由于木星气流运动变化较大，因此大红斑长度在20000-30000千米不等。

关于引力弹弓

“引力弹弓”是飞行器加速常用的方法。《流浪地球》电影中，地球逃脱太阳引力的重要情节里，“引力弹弓”扮演了举足轻重“角色”。引力弹弓”是一种飞行器加速常用的方法，我们向地球以外的天体发射飞行器时，常会应用到其他行星或天体做“引力弹弓”，以此来节省燃料、时间和计划成本。比如一只乒乓球，当它飞向一面静止的球拍时，在忽略重力、空气阻力、摩擦等因素的情况下，反弹速度是相同的。但如果这个球拍向着来球方向移动，那这个球与拍相撞后反弹速度就会变快，这就是‘引力弹弓’效应。现实生活中的经典案例是美国的“卡西尼”号探测器。

但是《流浪地球》中的引力弹弓场景很可能实现不了，因为电影忽视了一个非常重要的先决条件——木星和地球的质量比值不够大。地球不可能利用木星的巨大引力实现引力弹弓的加速效果，地球一旦被木星引力捕获，结果必然是地球和木星相互牵扯，两者相互围绕旋转，旋转半径会越来越小，最后，地球和木星发生猛烈碰撞，形成一个新的星球。

关于重聚变发动机

重聚变，就是由重原子进行的核聚变。“重聚变”释放出的能量，比氢弹爆炸释放的能量要大很多很多。当然重聚变需要的温度也高得多、压强也要大得多才能实现。电影中利用岩石为主要燃料进行核聚变就是这个过程。我们地球上岩石的主要成分是“硅”。正是有了重聚变发动机，才能让“流浪地球”计划成功，因为岩石在地球上到处都是，提供了无穷无尽的燃料。至于如何实现可控“重聚变”，那就是科学家而非科幻小说家的任务了。

“流浪地球”，这个大胆而美丽的想象值得我们向往。流浪地球涉及到很多天体物理学原理或定律。中国的科幻电影之路，也如中国的科学发展之路，路漫漫其修远兮，还需大家的共同努力。书本上学习的科学知识看似远在天边，实际上却近在眼前。我们只有不断的充实自己，把学识和我们的生活结合，解决全球实际问题，才能无畏的面对未来的挑战。

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英国物理挑战赛

英国顶级水平的初高中物理竞赛

中英理科精英同等共争奖牌

成绩优异者将增加世界名校理工科专业申请竞争优势

为你展开流浪地球般的惊险浪漫物理学世界。

英国物理挑战赛（GCSE和AS年级）是由英国物理奥赛组委会主办。英国物理奥赛组委会主要由牛津大学、英国物理学会和 Odgen 基金会组成，办公室设在牛津大学物理系。比赛题型新颖，在试题中将基本的物理原理与生活联系在一起，旨在拓展学生的横向思维能力，激发学生的物理潜能，是一项极具挑战性的赛事。该赛事分为两个难度，一个难度对应 A LEVEL的 GCSE 年级及其相应年级（初二及初三）的同学，另外一个难度对应 A LEVEL 的 AS 年级及其相应年级（高一及高二）的同学。

赛事支持单位

承办管理单位

牛津大学 University of Oxford

英国物理学会 IOP Institute of Physics

赞助单位

英国劳斯莱斯公司 Rolls-Royce

主要学术支持单位

剑桥大学 University of Cambridge

牛津大学 University of Oxford

英国国家物理实验室 National Physical Laboratory

德州仪器公司 Texas Instrument

竞赛概况

GCSE年级物理挑战赛 （初中）

时间：2019 年 3 月 9 日（周六）

下午14:00-15:00 （60 分钟）

比赛规则：

比赛语言：英文

参赛资格：初二至初三年级学生参加；A Level的IGCSE年级学生参加。

比赛方式：个人比赛，试卷笔试

比赛题型：单选题和解答题

比赛内容：

该比赛一共分为3个section

• Section A：共10道题，每道题1分，总分值为10 分。需在15分钟之内完成
• Section B： 共2道陈述题，需要明确的解释物理原理，总分值为10分。需在15分钟之内完成
• Section C：约2道解答题，需要写出具体的解答过程，总分值为30分，需要在30分钟之内完成
• 满分为50分

（具体每个部分考试数量与规定时间以考试卷为主）

答题要求：

英国物理挑战赛非常注重思维逻辑的展现，所以陈述提与解答题要清楚的写出过程，步骤以及最终答案。

考试准备学术资源：

历年真题与解题思路（电子版）

比赛地点：

贵阳一中新世界国际学校

AS年级物理挑战赛 （高中）

时间：2019 年 3 月 9 日（周六）

下午14:00-15:00 （60 分钟）

比赛规则

比赛语言：英文

参赛资格：高一及高二学生参加；A Level的AS年级学生参加。

比赛方式：个人比赛，试卷笔试

比赛题型：单选题和解答题

比赛内容：

该比赛一共分为2个section

• Section A：约10道题，每道题1分。需在10分钟之内完成
• Section B： 约5道解答题，需要写出具体的解答过程
• 满分为50分

（具体每个部分考试数量与规定时间以考试卷为主）

答题要求

英国物理挑战赛非常注重思维逻辑的展现，所以陈述提与解答题要清楚的写出过程，步骤以及最终答案。

考试准备学术资源

历年真题与解题思路（电子版）

比赛地点

贵阳一中新世界国际学校

奖项设置

全球奖项

• 金奖 Gold
• 银奖 Silver
• 铜奖 Bronze Ⅰ
• 铜奖 Bronze Ⅱ

报名须知

报名方式：

1. 本校学生：请在班级物理科任老师处报名并缴费。

2. 外校学生：请发邮件至vkun_fl@foxmail.com申请报名。

参赛费用：每人 300 元人民币

（包含：竞赛考试费，学术资料费用与获奖证书费用）

注：竞赛费用只通过支付宝转账至报名老师处。

报名及缴费截止时间

2019年2月28日（周四）

在英国物理挑战赛中体验一把“流浪地球”吧！

图文：文章转载自ASDAN

整理：方坤红

部门：国际教育中心

责任编辑：吕颖