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翻譯：劉海牧

校對(duì)：尹天任

審閱：繆征一

美編：李鳴晨

后臺(tái)：李子琦

原文鏈接：https://phys.org/news/2026-03-hail-mary-hard-science-astrophysicist.html

來源: Jonathan Olley/Amazon Content Services

作為一名天體物理學(xué)家，我的世界始終圍繞著宇宙的奇跡與奧秘。這也意味著，我在看那些探索相關(guān)主題的科幻書或電影時(shí)，會(huì)是一個(gè)挺挑剔的觀眾。

不過，當(dāng)我最近看完安迪·威爾2021年科幻小說《挽救計(jì)劃》（Project Hail Mary）的改編電影預(yù)映場，走在大街上時(shí)，我眼里閃爍著激動(dòng)的淚花。電影制作方不僅還原了原著故事的神韻，更精準(zhǔn)地呈現(xiàn)了故事核心所承載的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。

故事圍繞著由瑞恩·高斯林（Ryan Gosling）飾演的萊蘭·格雷斯展開。他從昏迷中醒來，不僅失去了記憶，更不知道自己為什么會(huì)身處一艘離地球11.9光年之遙的宇宙飛船上。隨著記憶碎片一點(diǎn)點(diǎn)拼湊，真相浮出水面：太陽正在走向死亡，而他，是人類最后的希望。

那么，這部電影中涉及了哪些科學(xué)事實(shí)，又有哪些科幻構(gòu)想？該片已于今日起在澳大利亞和新西蘭的影院上映。

一顆垂死的太陽

在《挽救計(jì)劃》中，太陽正走向枯竭，而罪魁禍?zhǔn)资且环N已經(jīng)蔓延到銀河系我們所在區(qū)域的外星生物。

首先，生物真的能從一個(gè)恒星系統(tǒng)蔓延到另一個(gè)恒星系統(tǒng)嗎？在一些科學(xué)家看來，答案是肯定的。這在理論上被稱為“胚種論”（Panspermia）。

雖然目前我們還沒有確鑿的證據(jù)來證實(shí)它，但這個(gè)理論也絕非天馬行空。我們很清楚，恒星系統(tǒng)間的物質(zhì)是可以跨越遙遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳遞的——畢竟，我們已經(jīng)親眼見證了至少三個(gè)“星際訪客”闖入并飛越了我們的太陽系。

如果生命體能在嚴(yán)酷的太空環(huán)境中生存，并棲息在這些巖石天體上，那么生命確實(shí)有可能通過這種方式擴(kuò)散。不過，這種生命形式極大概率只是一些初級(jí)的簡單生物。

至于這部電影的核心主角——“噬星體”（astrophage），它的運(yùn)作機(jī)制和行為模式，則完全屬于奇妙的科幻世界范疇了。

宇宙之巨

人類想要跨越星際進(jìn)行旅行，聽起來簡直像是個(gè)不可能完成的挑戰(zhàn)。

單是在我們的銀河系中，就有超過4000億顆恒星，但其中只有大約100顆位于地球方圓20光年的范圍之內(nèi)。

《挽救計(jì)劃》將目光投向了其中一個(gè)名為“天倉五”（Tau Ceti）的星系，它距離我們11.9光年。

如果我們搭乘歷史上飛得最快的載人航天器——阿波羅10號(hào)指令艙，以超過每小時(shí)39,900公里的時(shí)速飛往這顆恒星，足足需要花上32萬年。但在一個(gè)“太陽即將毀滅”的故事里，我們根本等不起。那么，《挽救計(jì)劃》又是如何解決這個(gè)難題的呢？

狹義相對(duì)論正式登場。

狹義相對(duì)論是現(xiàn)代歷史上最具顛覆性的理論之一。它由阿爾伯特·愛因斯坦在1905年提出，揭示了質(zhì)量與能量本質(zhì)上的等價(jià)性。而它最為人所熟知的，莫過于那個(gè)著名的公式：“E = mc2”。

愛因斯坦通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出的結(jié)論，以及后來我們通過觀測證實(shí)的真理是：一個(gè)物體移動(dòng)的速度越接近光速，它在自身參考系中所經(jīng)歷的時(shí)間就流逝得越慢。

這被稱為“洛倫茲變換”（Lorentz transformation）——它能讓我們計(jì)算出在另一個(gè)參考系（比如以接近光速飛行時(shí)）中所經(jīng)歷的時(shí)間，與我們自身參考系之間的差異。

電影并沒有在這里強(qiáng)行科普物理課，而是巧妙地運(yùn)用了視覺線索——包括格雷斯（Grace）在白板上推導(dǎo)出的那些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)公式，來直觀地展示這種時(shí)間的變化。

格雷斯推算出的結(jié)果是：由于飛船以極高的速度飛行，在時(shí)間膨脹效應(yīng)的影響下，他實(shí)際上只昏迷了四年。從科學(xué)角度來看，這個(gè)設(shè)定簡直精準(zhǔn)得無可挑剔。

我們必須聊聊那些外星人。

在拯救地球的任務(wù)途中，格雷斯遇到了另一位也在努力拯救家園的生命體——“ 76 號(hào)”（Rocky）。

我們（至少我們這些天文學(xué)家）深信，外星生命一定存在于宇宙的某個(gè)角落。這種信念并非源于什么“麥田怪圈”或不明飛行物（UFO），而是基于純粹的統(tǒng)計(jì)概率。

單是在銀河系內(nèi)，據(jù)我們估計(jì)就至少有1000億顆行星。既然生命能在地球上誕生、演化并繁衍生息，天文學(xué)家們就有充分的理由相信，同樣的故事也會(huì)在其他星系中上演。

我們之所以如此有信心，很大程度上源于我們對(duì)已知生命“基本構(gòu)成”的認(rèn)知。地球上所有的生命都是碳基的。但如果我們將生命的構(gòu)成進(jìn)一步拆解，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)核心：氨基酸。這些有機(jī)化合物，正是我們 DNA 的基石。

最令人興奮的是，我們已經(jīng)在太空中發(fā)現(xiàn)了這些物質(zhì)。通過對(duì)小行星樣本和墜落隕石的分析，科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)：地球生命所需的許多氨基酸，在太陽系的其他天體上同樣存在。

尋找我們之外的“外星地球”

電影帶給觀眾最直觀的震撼，莫過于讓我們親眼看見了其他星球可能的模樣。

在安迪·威爾（Andy Weir）創(chuàng)作這部小說時(shí)，科學(xué)界的共識(shí)是：在“天倉五”（Tau Ceti）以及我們新朋友——“76 號(hào)”的母星“波江座 40A”（40 Eridani A）周圍，極有可能存在著外星世界。

然而，隨著近年來科學(xué)的進(jìn)步，最新數(shù)據(jù)表明，至少身為天文學(xué)家的我們此前探測到的行星信號(hào)，極有可能都屬于“虛假信號(hào)”。

所以，至少就目前而言，“76 號(hào)”的故鄉(xiāng)并不存在——但千萬個(gè)其他的異世界確實(shí)存在。截至 2026年3月，天文學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)了6,100顆系外行星。這些存在于太陽系之外、環(huán)繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)行的世界，既有像地球一樣的巖石行星，也有巨大的氣態(tài)巨行星。

在這場拯救恒星的冒險(xiǎn)中，格雷斯和“76號(hào)”必須探索的一處地點(diǎn)，是環(huán)繞“天倉五”運(yùn)行的一顆理論存在的行星。在這里，我們能看到令人驚嘆的翠綠與火紅交織，以及大氣層中氣團(tuán)混合而成的獨(dú)特渦旋。

這不禁讓人聯(lián)想起我們太陽系中的氣態(tài)巨行星——木星。

《挽救計(jì)劃》不僅僅是一部擁有絕美視覺效果的史詩級(jí)冒險(xiǎn)電影。它更是一個(gè)深刻的啟示，提醒著我們——家園是何其珍貴，而科學(xué)對(duì)于人類文明的存續(xù)又是何等至關(guān)重要。

責(zé)任編輯：周英杰

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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