搭建“太空电梯” 总共要分几步？

本文转自：扬子晚报

搭建“太空电梯” 总共要分几步？

手绘《流浪地球2》讲解图全讲明白了

高耸入云的太空电梯、喷着蓝光的行星发动机、洞悉一切的量子计算机……电影《流浪地球2》再次带来的大量硬科技元素，令观众大呼过瘾，也给孩子们带去很多问号：“太空电梯跟我们平时坐的电梯一样吗？”“太阳真的会变成红巨星吗？”“地球不转了会发生什么？”中科院计算技术研究所研究员、博士生导师王元卓再次出手，制作了可爱又直观的手绘图，并发布到社交平台，解答这些“为什么”。

接受扬子晚报紫牛新闻记者采访时，王元卓表示4年前《流浪地球》上映时就做过手绘图，这些年他一直在科研工作之余坚持做深入浅出的科普，希望影视作品中的科学幻想在每个孩子心底种下一颗科学的种子。 扬子晚报/紫牛新闻记者 孔小平

太空电梯如何搭建？科学家“手把手”教你

28日下午，王元卓在微博发布了9张《流浪地球2》的手绘图，满满的知识点。第二张就是“太空电梯”，它在电影上映前就备受关注。据悉，科幻作家阿瑟·克拉克1978年在《天堂之泉》一书中就描述了空间电梯沿着一根长长的绳子往返地面送到空间站，这个电梯可以很方便地运输人员和货物，比发射火箭更安全且便宜。

关于“太空电梯”的基本原理，王元卓介绍道：“用一根长长的缆绳，一端固定在地球上，另一端固定在地球同步轨道的平衡物，即空间站上。在引力和向心加速度的相互作用下，缆绳绷紧，太空电梯将利用太阳能或者激光能沿缆绳上下运动。”

王元卓还举例说，“空间站在空中的运行，实际上与链球运动很像。地球就像运动员，空间站就像被拉住的铁球，中间的缆绳就是太空电梯的索。只要空间站在同步轨道上，其离心力大于重力，那么电梯上下不影响空间站的运行”。

他还将太空电梯的“三步”搭建方式做了特别浅显的介绍：

第一步，建造一个基座平台，选在暴风雨、闪电和巨浪较少的海域，远离飞机的航线和卫星的轨道；

第二步，发射卷有缆索的航天器到太空，让缆索的一端借助重物坠回地面，最终与地球上的平台相连接。同时，另一端连接于太空的航天器上展开，地球自转时，太空电梯缆索就会产生向上的离心力，而地球的重力将缆索往下拉，这样缆索就平衡了；

第三步，将履带轨道固定在缆索的两端，并且依靠从地面发射的激光，转换成电能作为动力加以推动。

记者注意到，电影上映后有相关材料学专家表示，太空电梯最核心问题是找到合适的材料用作电梯缆绳，不仅要强度足够大，还要考虑材料在极端条件下的服役性能，太空电梯也代表着人类对材料极限性能的追求。

量子计算机为啥超快？能同时处于多种状态

这次《流浪地球2》中，“智能量子计算机”也让普通观众长了见识。王元卓表示，电影中的“智能量子计算机”只是借用了一个大家听说过，又有很多未来感的名字来称呼550系列超级计算机。而在当前的现实中，量子计算机是一种可以实现量子计算的机器，是一种通过量子力学规律实现逻辑运算、处理和储存信息能力的系统。

超级快，是智能量子计算机给观众的第一印象。对此，王元卓解释说，传统的数字电路只有0或1两种选择，量子计算机使用的粒子则能够同时处于多种状态。“以光子为例，光除了亮与灭，其本身有着不同的偏振态，这种偏振态可以表示除了0与1之外的多组信息，量子计算机因而能够同时承载更多内容。”也就是说，普通的计算机单元一次只能处理一个数据，称之为1个比特，而量子计算机可以一次处理1个“量子比特”，这不仅是0和1的状态，而是一种叠加态。可以简单认为包含了多个数据，从而使处理速度大大提升。

王元卓在手绘图中还以数据和图例来展示智能量子计算机的工作流程，向网友说明智能量子计算机到底有多厉害，包括运行速度快，存储数据多等。并且还介绍了我国量子计算机的发展进程。

网友点赞“太好了，简直像《球2》百科全书”

记者看到，很多网友在其微博下留言表示，写得太好了，简直像《流浪地球2》的百科全书，不仅青少年需要，成年人也需要。

有位网友的留言被大家高赞，该网友讲述了他儿子对《流浪地球2》里的一些科学的理解：太空电梯危机暴露了数字生命派，也使得人类资源统一，集中力量搞流浪；月球危机暴露并销毁了全部核武器，保障流浪中地球本身的安全；木星危机将飞船派的火种搞没了；太阳氦闪危机使全人类认清了现实，只能老老实实流浪了。这些思考得到了王元卓的点赞，他表示很深入，没准就是《流浪地球3》要揭晓的谜底。

他4年前为女儿手绘《流浪地球1》

作为从事大数据与人工智能研究的知名科学家，王元卓是电影《流浪地球2》和真人电视剧《三体》的科学顾问之一。他告诉记者，2019年《流浪地球》上映时，他带两个女儿去看电影，并布置当时上四年级的大女儿写篇作文，可女儿说很多地方没看懂，于是他边画图边帮女儿讲解电影里的科学知识点。“这些抽象的概念和知识点，对成年人来说，都不太好消化，何况小学生，所以我用手绘图的方式来呈现，没想到她看懂了。”王元卓随手将这些手绘图发到了朋友圈和微博，“当时7天的微博总阅读量达1.5亿次，几万个留言和私信。”

之后，王元卓从网友的信息里整理出了《星际穿越》《火星救援》《机器人总动员》等10部经典科幻电影，每部列举10个知识点，创作了手绘科普系列丛书《科幻电影中的科学》，一共有3本，第三本将于今年4月上市。接下来，王元卓还将以《流浪地球》系列为主题再出一本手绘全本。