一亿叫一个太阳的缘由（《流浪地球》的引力弹弓究竟是啥）

读完《流浪地球》后，很多人不禁好奇：“地球为何要逃离太阳系，而且为什么偏偏要靠近木星呢？”其实，这个设想背后的原理并不简单，但是如果我们回溯到小时候玩的弹力球游戏，或许能更容易理解。

你是否曾经玩过一个叫做“弹力球”的玩具？这个玩具因其强大的弹性，被丢出后几乎会以原速弹回。想象一下，如果你把这个弹力球扔向一辆疾驰而来的汽车，你会发现弹力球在回弹时，会突然获得一个巨大的速度。对于这种现象，我们在高中物理的弹性碰撞课程中才逐渐理解。假设弹力球的速度为v，汽车的速度为U。以汽车为参照系，碰撞过程中，弹力球以v+U的速度撞向汽车，发生弹性碰撞后以同样速度但方向相反的速度弹开。而对于地面上的静止观察者来说，弹力球弹开的速度则是U加上弹力球相对于汽车的速度v+U，也就是2U+v。这意味着在回弹过程中，弹力球似乎“偷”了一部分汽车的动能，获得了两倍于原本的速度。

那么，“引力弹弓”效应其实就是在宇宙尺度上重演了这一神奇的过程。在这里，我们可以把木星想象成那辆疾驰的汽车，“流浪地球”则是那个弹力球。木星等行星绕太阳公转的速度我们称之为U。当地球迎着木星的公转方向，以速度v切入时，被木星的引力牵引半圈后再甩出去。这个过程类似于上述的弹性碰撞，地球在被甩出去时，相对太阳的速度会增加到近乎2U+v。也就是说，“流浪地球”获得了两倍于木星公转的速度，这些速度能够帮助地球更快地逃离太阳系的引力束缚，开始它的“流浪”之旅。这些加速的能量，其实也是从木星那里“偷”来的。

这个过程听起来非常神奇，但原理却并非遥不可及。事实上，人类早已将这一设想付诸实践。早在1918年，俄罗斯科学家尤里首次提出了引力弹弓的设想。到了1961年，学者米诺维奇利用计算机计算太阳系各行星的轨道时发现，1977年木星、土星、天王星和海王星将运行至太阳的一侧，这是一个千载难逢的机会。如果人类在此时期发射飞行器利用这四个行星的引力弹弓，将获得最大的加速效果。错过这个机会，人类需要再等176年才能再次拥有这样的“窗口”。于是宇航局紧急研制并在当年8月20日和9月5日发“旅行者一号”和“旅行者二号”探测器。这两个探测器成功借助“引力弹弓”效应飞出了太阳系，成为人类迄今为止最远的人造物体。顾山楠讲述了这一切的背景和故事背景故事极富启示性并且富有历史感值得读者深入思考宇宙与科学的奇妙奥秘让人感到受益匪浅的同时也感受到了科学带来的无限可能性和挑战自我的勇气！