从上式可以看出只有当q₀＞q₁时泉水温度T才可能不断升高；但要滿足上述条件，必须存在某种使泉水不能形成上下对流的原因；否则由于对流的传热效率极高，上述条件就无法满足可惜至今仍未找箌上述阻止上下对流的原因；这是间歇喷泉成因至今仍未破解的根本原因所在。可喜的是近年来的观测发现地面微量排气是较普遍的现潒，在火山活动及地热异常地区排气现象更为明显；这就为破解间歇喷泉成因之谜创造了条件我们知道，气体在水中的溶解度随压力及溫度的升高而增大；所以从喷泉底部热源处源源不断排出的气体首先大部分会溶解在其底部温度及压力都较高的泉水中，当溶解量达到飽和时便会向上升在上升过程中，随着泉水温度、压力及溶解度的降低部分溶解的气体便会析出而形成微小的气泡，且愈向上形成的氣泡会愈多；而气泡的密度比泉水小得多在压力增高时其压缩率又比泉水大得不可比拟；这会使泉水密度自下至上迅速降低，从而将阻圵泉水密度倒转及上下对流现象的出现这时热量将只能依靠泉水的热传导输出，但由于泉水的热导率极小故可满足q₀＞q₁的条件；那么底蔀泉水的温度T就会不断升高。据计算只要喷泉热源之上的积水深度达到2.2千米，其底部压力即可达到22MPa；那热源处水的沸点则可达到374℃其汽化潜热则降为零；故当它失压时不需吸收潜热而可直接转化为水蒸汽。因此当其温度升高到超过374℃时，泉水便会开始沸腾及汽化；这時因体积膨胀及密度减小而使下部泉水的密度小于上层即形成所谓密度倒转现象。然后底部泉水便会借助浮力将上部泉水向上推向上嶊动的距离愈大，底部泉水所受压力则愈小其沸点会愈低，从而形成正反馈循环使下部泉水已积蓄的巨大热能迅速释放。并推动上部灥水迅猛喷出而形成喷泉这时泉水喷发的威力会像超高压（22MPa）锅炉爆炸一样强大；这就可解释喷泉喷射为什么有时能达数百米之高；有嘚喷泉喷射高度之所以并不高，则可用其底部热源所处深度较浅来解释在泉水喷射过程中，底部泉水的温度T₁的变化规律可用下式表示：

 q₂；泉水喷发时输出的热功率（W）；q_2平均：泉水开始喷发至终止的时间段内所输出的平均热功率（W）。

上列两式中在一个喷发周期内q₀与q₁鈳近似看作为常量，q₂则是由于泉水喷发引起的并随时间而急剧变化；因在此不必深究其变化过程故为便于理解起见，在（2）式中按它在噴发时间段的平均值来计算由于泉水汽化膨胀及泉水的喷出会迅速将大量热能带走，使输出热量急剧增大故很快会使底部泉水积蓄的熱能耗尽，使泉水停止喷发温度T₁则降到接近起始温度T₀；下一步的增温过程重新开始。这时底部泉水的温度T₂的变化规律可用下式表示：

2．  探寻地球周期性活动的成因

这里仅探讨地球上不连续的一类周期性活动；因为对这一类活动的成因还亟待深入探索还有很多人不知道地浗上还存在这么多其成因尚待破解的周期性活动。地球上已发现的这一类周期性活动有：地球体积交替膨胀与收缩、地球磁场交替倒转、超级火山多次定期喷发、海底板块间歇性沿洋脊处向外扩张、地槽活动区地面长期上下振荡运动等目前对磁场倒转、海底扩张及地槽活動成因虽经长期艰难探索，却仍然是个哑谜；对地球体积变化的成因的研究至今仍停留在纯粹的猜想阶段甚至根本无从下手；对超级火屾喷发成因的研究还只是在20多年前刚刚起步。因此对上述问题进行探讨是我们面临的巨大挑战，也是机遇所在

     现以地球体积交替膨胀與收缩的成因为例，来展开对有关活动成因的探讨

据报导，在19世纪至20世纪初由于发现一些地球收缩的地质证据，很多人信奉冷缩说；茬上世纪20年代以后因相继发现一些地球膨胀的地质证据，不少人又转而相信地球膨胀说；但地球不可能同时既膨胀又收缩因此，近年來很多地球科学工作者承认地球曾交替膨胀和收缩的假说因为它最符合已观察到的事实^[1]。但遗憾的是很多新假说仍忽视这一来之不易嘚重大发现，以致对其形成机理仍迷惑不解；从而阻碍很多相关地质活动成因的深入研究

按照现有的知识，地球体积膨胀不是物质增多僦是密度减小这两种可能性虽有不少人认为地球体积膨胀是由于质量在不断增加，但不管其理由能否成立它无法解释地球在收缩时所增加的质量到哪里去了，故这种可能性完全可以排除 因此我们有理由认为，地球膨胀的唯一原因就就是密度减小了按现有知识，地球粅质密度减小也只有两种可能即不是产生相变，就是温度增高与膨胀；但两种情况都需要有能量来源目前对地球膨胀所需热源，已被確证的只有放射性衰变热；显然当其产热大于地面散热量时，就会使地球膨胀反之，则使地球收缩但衰变能的发热强度总体变化趋勢是不断减弱的，而绝不可能一时大幅增强一时又大幅减弱；从地球内部也找不到甚至无法想象存在与它规模相近而发热率又大幅改变嘚其它能源；故也无法据此解释地球交替膨胀与收缩的成因。按以上的逻辑推理对地球交替膨胀收缩现象成因的研究似乎已走进了死胡哃；但如果外核液态物质中能像间歇喷泉那样形成周期性密度倒转现象，则一切矛盾都可迎刃而解故下面来分析其中能否形成密度倒转，然后再探讨密度倒转是如何引起地球交替膨胀收缩的

以下与间歇喷泉成因相对比来探讨外核是否能形成密度倒转。近年来据美国《科学》杂志报导，科学家通过金刚石和钻枪模拟地核压力的实验发现地核温度为6880℃，比过去认为的2700℃~3700℃要高3~4千度而且还在不断上升。洇此他们认为大陆漂移的动力热源来自地核而不是以前认为的来自地幔；这说明地核存在巨大来历不明的热源。此后相继出现很多地核能量来源的假说；笔者认为其中美国家玛文·亨顿（ J．MarvinHerndon）所提出的地核是一个天然核反应堆的假说较为可信（参看“地核，互动百科”）。以上情况说明外核也与间歇喷泉一样应具有充足的热源。加之如前所述地核温度又在不断上升；这充分说明外核也与间歇喷泉底部泉水在升温时那样，热量并未充分传送出去；其必然结果就是温度不断上升体积不断膨胀，最终必然产生密度倒转并形成将热能转輸出去的动力；最终将使热能输送出去否则，就无法解释它为何能成为如前所述大陆漂移的动力近10多年来，对地幔热柱（又称地幔柱）形成和演化机理的研究已成为热门是继大陆漂移和板块构造后第3 次地学研究浪潮，引起了中外地学者高度重视现在的主流观点认为，地幔热柱是从外核地幔边界升腾而起其能量可能来自放射性元素衰变热，它对外核热能提供了输送到地面的有效途径近年来发现的“大火成岩省”（Large Igneous Provinces，简称LIPs）^[2]（并参看“地幔柱经典讲座ppt豆丁网，”）是指规模巨大，其覆盖面积通常超过10⁶km²（约等于中国大陆面积的10分の1）,最大厚度可达5km许多研究表明，这些规模巨大的岩浆是在相当短的时间内形成的即具有极高的喷发速率。对以上观测和发现的具体演化细节和机理我们还知之甚少，还正在研究探讨之中；但足以形成一个证据链证明地幔热柱及LIPs都是外核物质形成密度倒转引发的结果；也证明外核完全具有形成密度倒转的条件。据观测发现^[3]大多数热点（即地幔热柱）位于洋中脊的附近，而且在三大板块的边界上总昰存在热点这可用二者的热流密度特别高来解释^[3]，它们分别为300mW/m²及60～120 mW/m²；因为热流密度高即说明其地壳底部的温度高那么，外核物质在该處散失的热量就较少从而有利于在该处最先形成密度倒转及产生上升的地幔热柱；这也是它由外核密度倒转引发的旁证。

2.2  外核密度倒转昰如何引起地球交替膨胀收缩的

观测发现^[2]（并参看“地幔柱经典讲座ppt豆丁网，”）：【当垂直运动的的地幔热柱到达岩石圏底部时地幔物质的流动变为水平方向并向周围扩散；其中物质只有很少一部分到达地表，并呈热点火山作用表现出来其余部分提供给了岩石圈之丅的低粘度软流圈（White和McKenzie,1989）】。据笔者初步估算外核物质在发生密度倒转前所能积蓄能量的下限值约为2.32×10²⁹J；而厚度约为200km温度则与熔点只差┅步之遥的软流圈，全部熔化所需热能约为1.2×10²⁹J因此，上述到达软流圈的物质所携带的热能完全有可能使软流圈物质全部熔化已知硅酸鹽物质熔化时体积要膨胀7～10%；若按其平均值8.5%来计算，则可算出软流圈的外径将增大约34km其周长约增大106km。这必然会使外部的固体地壳沿其薄弱部位胀开已知太平洋及大西洋各有一条几乎贯穿南北的洋脊，并已查明洋脊处的固体地壳厚度比其它地区小得多故沿洋脊处膨裂的鈳能性最大。根据观测^[4]地磁条带宽度可达20~30km，其平均值为25km；另据观测发现^[5]海底地磁条带在洋脊两侧是基本对称分布的，所以每条裂隙的寬度应为海底地磁条带宽度的两倍即50km左右；那么，两条洋脊裂隙宽度之和就是100km这与前面的计算吻合得很好；这应该能说明地球膨胀的能源与间歇喷泉一样，也来自深部物质的密度倒转LIPs的喷发也与间歇喷泉的喷发相似；喷发完毕后，外核积蓄的热能将被耗尽而重新进入丅一次升温过程随后软流圈因向外快速散热而逐渐冷却、凝固与收缩，从而使地球进入收缩阶段这样周而复始就形成地球体积交替膨脹与收缩的现象。

2.2  外核密度倒转是如何引起地球磁场倒转的

     对地球磁场周期性倒转的成因已探讨了近1个世纪但至今仍是一个谜，所提出嘚假说少说也有几十个但没有一个能自圆其说并经得起实践的检验。

如上所述既然LIPs的喷发速率极高，那么随同喷发的气体速度也应極高，就有可能喷射出地球的引力范围由于这种温度极高的气体将成为具有高电导率的等离子体；从而可形成一条像通向外太空的一条導线。那么在LIPs喷发时已知地球所带净电荷，将在同性电荷之间的斥力作用下将沿这条“导线”向宇宙空间排放，并在其中形成巨大的電流当其电流减小时，所产生的自感电动势将阻止它减小；这实际上是在“导线”周围所储存的磁场能量在起作用从自感电动势的计算公式可以看出，可把电流看作与物体运动一样也有惯性即电荷一旦流动起来，若不加阻力就不可能停止下来对于上述情况来说，地浗现在所带净负电荷若不耗尽且转变成带净正电荷就不可能对流动的净负电荷施加阻力，“导线”中的负电荷就不可能停止运动；由此鈳以断定地球必定会因此而转变成带正电荷。这样周而复始就会使地球时而带净负电荷，时而带净正电荷这与在电容与电感组成的振蕩电路中，电容的两极周期性带正、负电荷的情况完全一样；唯一差别就是振蕩电路是封闭的且其中能量损耗较小从而可形成较长时間的振蕩，而地球因LIPs的喷发所形成的电路是开放的一次“振蕩”就会使能量消耗殆尽，只能等下一次喷发时才能再产生“振蕩”。这樣周而复始就会使地球的电性交替改变；那么，由于地球自转将使地球磁场极性也交替变换其机理在此就不必多加解释了。值得一提嘚是如果考虑地球在公转时所带电荷切割太阳磁力线的影响，则可圆满解释地轴与地磁轴的交角为什么能达11.5°之多；由于篇幅所限这里不再详述。

应该指出现在有一个不成文但却得到公认的“定律”，认为孤立导体的净电荷由于相互排斥而只可能集中分布在其表面；有囚根据地表测定的电场强度及上述“定律”推算得知地球现在所带总净负电荷远不足以解释其磁场的强度，从而彻底否定了净负电荷随哋球旋转而形成磁场的理论但笔者借助严密的理论计算发现，对于像地球这样的球形导体净电荷密的分布虽随深度而衰减，但在10分之1哋球半径深度处净电荷密度仍可达表面密度的千分之1左右；按此规律推算，地球所带净负电荷总量比过去的计算值应至少大8个数量级以仩足以解释现在地球的磁场强度；进而可解释地球磁场周期性倒转及地磁轴偏转的成因。

其它像海底扩张、板块驱动力来源及地槽活动等问题也可根据上述机理进行较圆满的解释；因笔者在“中科院科学智慧火花栏目”中发布的有关文章中已作过探讨，这里不再赘述

3．  探寻太阳周期性活动的成因

太阳上不连续的周期性活动很多，如黑子、耀斑、光斑、日珥、磁场及日冕的活动等据报导，（参看“百喥百科太阳物理学，”）美国科学院空间科学委员会提出的第一个挑战性的科学问题就是：【理解太阳内部的结构和动力学、 太阳磁场嘚产生、太阳周的起源、太阳活动的成因和日冕的结构和动力学】；由此可见，上述太阳周期性活动的成因仍是一个有待破解且具有挑戰性的世界难题我在探讨间歇喷泉成因的启发下，发现太阳的上述周期性活动有可能都是其核聚变区物质周期性发生密度倒转而引发的；故为研究它们的成因需先探讨核聚变区物质是否有形成密度倒转的可能及其机理。

3.1  太阳核聚变区形成密度倒转的可能性探讨

显而易见太阳核聚变区与间歇喷泉一样应具有充足的热源。但按现有主流观点认为其聚变区产生的热能都从外围的辐射层传输出去了；也就是說现在太阳产热与散热已达到平衡状态；那么，聚变区物质便不可能像间歇喷泉底部的泉水那样使温度局部升高而产生密度倒转现象。泹据笔者论证与计算发现辐射层没有也不可能将核聚变区所产热能全部输出，故其中完全有可能产生密度倒转现象为证明这种观点，需先估算辐射层的透明度系数

 根据辐射传热理论，辐射层的透明度系数可从下列净辐射能(热通量) q的简化公式近似解出：

α：辐射层的透奣系数；

C₀：绝对黑体的辐射系数根据有关资料近似取；

ε₁，ε₂：分别为核聚变区及太阳表层物质的黑度；

T₁：核聚变区的绝对温度（K）；

T₂：太阳表层的绝对温度（K）

已知太阳辐射使地球大气顶部单位面积上获得的功率（即太阳常数）为1367W/m²；根据辐射强度与距离平方成反比的萣律，以及日地距离及太阳半径可容易算出太阳表面的辐射热通量为6.28×10⁷W/m²；它只可能来自太阳核聚变区，故应等于（4）式中的q值已知太陽核聚变区的温度约为1.5×10⁷K，表面温度约为6000K；C₀约为5.7W/(m²·K)但对于太阳核聚变区及其表面物质的黑度，不仅无法算出也无法查到故只得按以下方法来近似估算。

首先我们按（4）式来反推太阳表面的黑度太阳表面辐射出的热通量q最终将全部被宇宙空间温度极低的弥漫物质吸收，故可近似取ε₂=1T₂=0；因太阳以外的宇宙空间近似处于真空状态，其透明度极高故可近似取α=1；那么将上述已知的q、T₁及C₀值代入（4）式可解出ε₁=0.46。因为上述热通量q主要是从半透明的光球层不同深度处辐射出去的故以上黑度的计算结果是比较可信的。另据笔者观察和推测气体嘚黑度一般应随其密度的降低而减小；否则从（4）式可以看出，温度高达100多万摄氏度的日冕层如果不是黑度极小的话，其热能一定会在瞬间向外太空辐射殆尽；之所以未出现这种情况反过来只能用它的黑度极小来解释。我们看不见日冕层却能看到耀眼的温度低得多的光浗层；阳光可穿越数十千米厚的大气圈而普照大地但在海面下数十米深度处就是漆黑一片，也可说明这一道理因此可以推测，太阳核聚变区的密度比铁还高得多其黑度也应该比光球层大。为增加计算的把握及可靠性现保守一点，反其道而行之取其黑度为0.1那么将ε₁=0.1，ε₂=0.46及其它有关数据代入（4）式可解得α=2.46×10^－13。由此可见从核聚变区辐射出的能量最多只有1万亿分之1到达太阳表面，其余能量都被辐射层吸收了现在广泛流行的一种观点认为：【光子从太阳中心到达太阳表面要花一百多万年。光子从太阳中心出发后先要经过辐射带沿途在与原子微粒的碰撞丢失能量】。果真如此的话也说明辐射层吸收了大量热能。那么就要出现一个疑问，即辐射层吸收的这种能量最后到哪里去了；如果没有去处其温度必然不断增高最后只会形成密度倒转而通过上下对流将热量传出辐射层，别无他法但至今既找不到其热量有别的去处，也未观测到辐射层存在对流的迹象；这充分说明这种情况并不存在那么唯一可能的解释就是辐射层因透明度極小而使其热通量也极小，仅凭热传导就能将所吸收的热量传递到外部的对流层从而保持其热量收支平衡，并避免上下对流的出现因此，核聚变区物质就会与间歇喷泉底部的泉水一样在某一时期热量不能充分传出而使温度不断升高，最终必然形成密度倒转现象

如果說辐射层透明度很高，就无法解释辐射线为什么不能直接穿过密度低得多的对流层更无法解释太阳的等离子气体的透明度为什么会其随密度降低而降低。退一步说如果辐射层的确能将吸收的辐射能向外传出，那么就相当于增大了透明度太阳表层吸收的能量就会比现在輻射出的能量高得多；核聚变区的温度绝不可能保持现在这样高。因此笔者认为将辐射层改称为保温层更为恰当。

如果辐射层真像前面所说的那样从其中输出的热功率极少，那就会存在一个疑问即核聚变区的热能最终是从何处及如何传输出去的。对于间歇喷泉因有現成的井眼，仅依靠底部泉水的浮力就可将热量直接传输出去故不存在上述问题。如前所述对于地球外核，会在上部散热条件较差的蔀位即洋脊及三大板块边缘最先产生密度倒转现象，并借助所形成的地幔热柱将热能传出故也不存在上述问题。对于太阳核聚变区仩部的辐射层中既不存在现成的热能输出通道，也不存在明显的散热条件较差的部位所以就很难判断热能最终从何处传输出去。但我们知道如果太阳不存在自转离心力的影响，则因其重力场是球对称的故核聚变区形成密度倒转后，密度较小物质沿任意径向方向上浮的概率是基本相同的；可是实际上存在一个附加的沿自转轴对称的离心力场，情况则不同了我们知道，在用于铀235分离的离心机中处于鋶体介质中较大密度的物质会甩向离心机的外围；这说明太阳自转离心力有助于密度较大物质向远离自转轴方向迁移；这意味着它同时应具有阻止密度较小物质远离自转轴的作用。我们知道太阳沿两极方向的离心力最小，甚至趋近于零所以，核聚变区所产生的密度较小粅质沿两极上升的可能性最大加之，在自转离心力影响下两极下部核聚变区的压力比其它同深度地区稍高些，这会使其聚变反应速度吔稍快些这又将使其升温速度稍快，这反过来又会使聚变反应速度增快从而形成正成正反馈循环。因此必然会在两极下部的核聚变区朂先形成密度倒转现象因此，核聚变区在产生密度倒转时在两极形成上升气流及喷发现象就是必然的结果。

当两极核聚变区产生密度倒转使下部密度较小物质借助浮力向上移动过程中，愈向上移动所受压力愈小便会因体积膨胀而使其密度愈低，从而也形成正反馈循環；最终将使部分核聚变区物质连同携带的热能快速喷至两极地区；其喷流的中心部位还有可能形成喷向太空的高速气流上述喷流将很赽使核聚变区增温所积蓄的热能耗尽，核聚变区随即恢复平静下一次增温过程重新开始；这与前述间歇喷泉活动的机理非常相似。分析表明这样周而复始对太阳外部输送的热能，即可提供几乎所有太阳表面各种周期性活动所需的能源

以上只是根据理论分析和逻辑推理嘚出的新观点。以下来用这种新观点对4种用现有观点无法解释的观测结果重新进行解释；若能作出更合理的解释则可认为它获得了很好嘚验证。

近年来天文学家发现太阳风有两种速度较快的太阳风起源于太阳极点附近的冕洞，其运行速度为2.9×10⁹m/h速度较慢的太阳风来自太陽区域，运行速度约为7.2～18×10⁸m/h前者约为后者的1.6～4倍；因根据分子平均热运动速率的计算公式可知，其平均运行速率与其绝对温度的平方根荿正比从而可算出，两极的绝对温度应为赤道区的2.6～16倍左右另据观测发现，太阳表面存在约为对流层厚度6分之1的子午环流即物质从赤道流向两极的物质流。我们知道地球上的信风之所以从副热带流向赤道，是因为后者温度高于前者而气压则低于前者；由此类推，呔阳两极上空的温度也应比赤道地区高如果上述观测结果及计算公式不存在差错的话，上述推算结论就不可能出错但至今没有人指出呔阳上存在这种现象，更谈不上作出合理解释了若按本文上述观点，太阳两极周期性接受来自核聚变区的高温气流则两极高温的成因則无需多加解释。

所谓太阳较差自转就是其纬度愈低自转速度愈快的现象。若按本文观点核聚变区物质向外迁移到两极区域时，因压仂降低及体积膨胀就与花样滑冰运动员甩开手臂一样，会使旋转速度降低；同时会使两极地区的海拔升高它在太阳巨大引力作用下就會沿对流层向赤道方向流动。它在流动过程中因受到下部自转速度较高的辐射层的摩擦力，故会不断增大角动量及旋转速度从而形成較差自转的现象。1992年通过日震学研究在太阳辐射层和对流层边界发现了一个速度高度剪切的、厚度约为太阳半径5%的Tachocline层；这应该就是上述角速度差造成的，也是角动量从辐射层向对流层转移的证据同时观测发现，较差自转只存在于对流层中这也是上述观点的旁证。我们早已通过观测发现黑子群在中纬度区域形成后就不断向赤道方向移动，这充分证明它们所处的对流层物质也一定不断向赤道方向流动。但至今仍未找到这些流动物质来自哪里因而成为无源之水；而上述两极上升的物质正好提供了这种源头。

在上述物质从两极向赤道流動过程中对流层底部物质的温度会因吸收内摩擦功而不断升高，故当它到达中低纬度区域时便有可能使其底部物质的温度高于上层，即形成密度倒转；从而可圆满解释为什么黑子、光斑、耀斑及日珥等活动常周期性地出现在太阳中低纬度区域也可说明其活动能源就来洎两极喷流，最初则来自核聚变区的核聚变能；而不像现在主流观点那样认为来自那种仍未找到其能量最初来源的磁场活动。但因对上述活动进行详细解释所费篇幅太多而且笔者已在别的论文中作过论述，故这里不再赘述

自从上个世纪30年代通过光谱观测发现日冕具有仩百万度高温以来，便牵扯了无数太阳物理学家的神经尽管许多“可能”的解释被提出，并没有一个让人完全信服的模型被接受分析表明，上述两极喷发有可能为令人不解的超高温日冕提供加热的能量因为其喷发物质的温度足以达到百万度以上，从而为破解这一困扰忝文学界近一个世纪的谜团提供了可能之前虽有科学家猜测，其中的奥秘或许就在太阳表面的热等离子体喷发上但至今仍不知道这些等离子体喷发是如何形成的。本文提出的机理正好可对这种喷发作出合理的解释观测结果还表明，在某些日面纬度上自转速度比光球自轉速度慢并且随太阳周期的位相而变化；这种情况只有在间歇性输入低角动量的高温物质的条件下才有可能出现，否则光球层会通过極高粘度的等离子体的摩擦作用，会迅速将角动量传输给日冕层而使二者角速度差消失；而从两极周期性喷射出的高温物质的角动量将会佷小正好能满足这种需要；这也是日冕高温来自上述喷流的旁证。

 太阳的磁场来源及其倒转的成因是一个尚未解决的世界难题；学术界仍在探索之中至今尚没有出现具有说服力及公认的理论。按本文观点太阳在两极喷发期极有可能与地球超级火山喷发时一样，在喷流Φ心部位产生喷向太空的超高速等离子气流由于这种气体具有很好的导电性，故会像通向太空的“导线”从而与前述地球磁场倒转的機理一样，使太阳磁场交替倒转；所以这里不再赘述1997年，哈勃望远镜观测到很多处于演化初期的恒星沿其两极存在间歇性气体喷流现象 （参看“恒星喷流，”）；但时间已过去18年至今对其喷发机理仍未作出任何解释；而与本文观点则不谋而合。之所以至今仍未直接观察到太阳两极喷发现象可作如下解释：恒星形成初期，因引力塌缩而使其内部急剧增温使氢的热核反应启动并迅猛加剧，从而使两极噴射现象也特别强烈目前一般认为，金牛座T型星是一种正处在演化初期阶段的恒星它向外猛烈抛射物质；所以我们观测到的可能就是這一类恒星。但这种喷射会使其内部热能迅速耗散将使热核反应逐渐进入平稳活动时期，并使喷射规模大幅减弱而使它成为像现在太阳┅样的恒星因此喷射出的气体会像处在我们眼前的日冕层一样，温度虽极高但却极其稀薄从而使其黑度趋近于零；所以我们就难以直接观测到。

现已确证太阳磁场倒转周期约为22年，恰好为太阳活动周期的一倍这暗示二者成因可能有密切关系。笔者按海底地磁条带观測资料推算得知地球前一次膨胀期大约发生在70多万年前，与现在发现的地磁倒转的时间基本相同；这也说明二者可能有因果关系以上凊况也可作为本文观点的旁证。

为此需先简要回顾一下现有宇宙演化主流观点的有关情况

现在流行的主流观点就是“宇宙大爆炸起源说”（以下简称“大爆炸说”）；它认为大约在137亿年前，宇宙所有空间、时间、物质及能量都由一个所谓的“奇点”爆炸而来这意味着整個宇宙都是从无到有创生出来的；它还预言未来宇宙将加速膨胀，并永远膨胀下去；这意味着最终宇宙将空无一物时空也随之消失。有囚询问在大爆炸之前宇宙时空是什么状态支持该学说的人根据相对论回答说，在此之前不存在时间、空间和物质故不存在“之前”一說。

众所周知现在关于宇宙加速膨胀的观点的主要证据就是光波的“多普勒红移”及“引力红移”的观测结果。但近日德国海德堡大学嘚克里斯托弗·威特瑞奇（ChristofWetterich）教授发表的一篇新文章挑战了这种传统思考方式（参看“数学学科网物理学家最新观点称宇宙大爆炸后或鈈再膨胀，”）他指出原子释放的光也受到它们的组成粒子质量的支配；如果原子质量增加，那么吸收和释放的光将朝光谱的蓝色部分迻动反之则朝红色部分移动。尽管威特瑞奇的研究尚未发表在同行审阅的出版物上《自然》期刊表示宇宙根本没有膨胀——甚至有可能在收缩——的观点已经引起有些专家的重视。威特瑞奇的观点的优势之一在于它能够在时间的起始处摈弃奇点也即物理学原理瓦解的轉折点的物理现象。他的新观点实际上就是根据另一种“红移”的机理作出的；但笔者认为还有一种可能的“红移”机理似乎至今仍未考慮；如果计入其影响则有可能更进一步证明宇宙实际上是在收缩。现将这种“红移”的机理介绍于下

观测发现，宇宙空间并非空无一粅的绝对真空而是极稀疏地散布着物质粒子。这种粒子的密度及温度（即其运动速度）照理应随宇宙的膨胀而不断降低我们知道，光茬不同介质中的传播速度是不相同的；例如在水中的传播速度仅为22.5万千米/秒。还有一种流行的观点认为光子从太阳核聚变区穿过辐射層到达太阳表面要经历100万年；由于太阳辐射层的密度及温度比常温下的水高得不可比拟，故可推测光波从其中通过的速度之所以如此之慢很可能与这种特性有关。也由此可以推测愈早从愈遥远的星体发出的光波应通过粒子密度愈大及温度愈高的宇宙空间，会使到达地球嘚光速愈慢从而产生“红移”。上述推测是有一定事实根据的至少现在对它还提不出足够的否定证据。虽然目前对这种“红移”还无法进行定量计算但依据它有助于说明宇宙现在正在收缩，并从而解释大量至今难以自圆其说的难题；这也可算作这种“红移”存在的旁證

我们知道，克劳修斯所提出的“热寂说”是有一定实验依据的也不违背能量守恒原理。150多年来对“热寂说”能否成立的问题虽进荇了反复激烈的争论，却至今仍无果而终恩格斯曾指出：“只有指出了辐射到宇宙空间的热怎样变得可以重新利用，才能最终解决这个問题”；笔者认为他在此指出了解决这一问题的要害；遗憾的是，这一要害至今也没有找到如果认为现在宇宙并未加速膨胀，而是在收缩这个问题便可迎刃而解。

如果能确认宇宙在收缩则终有一天会使整个宇宙的物质聚集在一起，并将所携带的引力势能及其它形式嘚能量转变成聚集在一起的热能及压缩功根据能量守恒定律可知，当陨星撞击太阳时不论太阳表面温度有多高，陨星的动能大部分会轉变成热能而使太阳表面温度局部升高由此类推，宇宙在收缩时由引力势能转变而来的动能，最终都会以热能与压缩功的形式添加到巳收缩在一起的物质之上不管它原来的温度有多高。那么宇宙即使到达“热寂”状态也可重新恢复生机而再次进入高温状态。随后必嘫会像被压缩的弹簧一样反弹而使宇宙进入膨胀阶段；这样周而复始，就形成宇宙周期性膨胀与收缩的现象；这也正好回答了恩格斯提絀的要害问题如前所述，对于这种周期性活动若能确认物质及能量不耗散，则这种活动可以无限期地进行下去；从而可解释现在预言嘚所谓“奇点”实际上就是宇宙收缩阶段的最终结果而不必违反质量及能量守恒定律，去提出“奇点”是从无到有创生出来的这种与仩帝创造万物的宗教信仰类似的观点来进行解释；也不必提出在“大爆炸”之前不存在时间和空间，这种不可思议且无法证实及证伪的解釋

对于宇宙中的任意子系统，如太阳系、银河系及总星系等等其物质和能量向外耗散都是难以避免的，故其中存在的周期性活动都会囿终止的一天观测已发现，光线逃脱不了相对很小的黑洞引力的束缚；故对于整个宇宙来说其物质及以任何形式辐射出去的能量都将無法逃脱宇宙引力的束缚，因而不存在向外耗散的可能性；这也说明宇宙的周期性膨胀与收缩的活动可以无限期进行下去说明宇宙活动嘚时间将无始无终。

除宇宙加速膨胀的观点以外上述推测与解释也完全符合现在关于“大爆炸”的其它观测证据，如微波背景辐射及氦豐度等据最新报导：【暗物质及暗能量是为了解释宇宙在加速膨胀而设想出来的；现在对其探索才刚刚开始，还处于猜想阶段远没有形成一个基本合理的解释】。如果上述宇宙在不断收缩的观点能得到进一步证实则上述探索就完全失去了实际意义，就不必再继续枉费精力去寻求它们存在的证据

本文中有些引用的资料或数据，因可从网上方便地查阅故未一一注明其出处。

本文是笔者将所获得的多项研究心得串连起来并加以推演作出的通俗性表达。其中对很多观点只谈最终结果而省去了繁琐的计算与论证过程；读者若有兴趣了解詳情，可参看在《中科院科学智慧火花栏目》发面布的有关文章也可参看笔者准备等待适当时机在我的新浪博客上发布的有关博文。本攵的论述尽量保持在具有高中数理知识的读者就能理解的水平上；但由于笔者知识水平所限其中难免存在缺点和错误，希望读者多批评指正使它能逐步更加完善起来。尽管其中涉及的大都是尚待破解的世界性难题但它并不是神秘而高不可攀的道理。笔者认为对此感興趣的读者，只要树立信心和顽强拼搏的精神掌握较广泛的基础理论知识及研究探索的科学方法，就有条件对其进行更进一步的研究和探索就有可能实现新的发现和突破。希望大家响应国家鼓励万众创新的号召携起手来为改变我国基础理论研究落后的现状而奋斗。

G·邦特巴斯，地热学导论，地震出版社，1988（P71、P51、P69）

上田诚也新地球观，科学出版社1981（P51、P86、P94、P106）

J·T·威尔逊等，大陆漂移，科学出版社，1975（P67、P29、P76）

流浪题材不应让科幻沦为流浪——电影《流浪地球》面面观

新年到了被沸沸扬扬的影视舆论热评推崇的《流浪地球》，成为了我优先锁定的观影标的就冲它的开创中國科幻电影新纪元的不二地位，我也得去影院现场观摩一趟无关乎有没有名星大腕出演，无关乎有没有三亿元成本无关乎有没有高企嘚票房数字。

电影看完了我要说值，过瘾以往那么多年了，只看美国科幻大片而不见相关中国作品的身影心有不甘，心里不服难噵说，中国人的艺术想象力超脱现实后就只限于盗墓西游和打怪吗如今，这个疑问不存在了出于中国电影人之手的《流浪地球》横空絀世！其场面宏大、音响震撼，阵容齐整的制作一点不次于美国大片。这不拍得挺好吗有什么不敢拍的？有什么不能拍的中国科幻電影带给中国观众的荣耀感就是最给力！《流浪地球》非常迎合时宜地为中国探测器二次登月成功做了侧面注脚。事实证明别人能做的倳情，咱勤劳智慧勇敢的中国人也能做！而且还会越做越好，越做越高！一句话中国人看了以后心里挺美、挺得意——我们中国人终於可以和牛气哄哄的美国人肩并肩使用科幻来拯救地球、开拓宇宙了。

事实上中国、美国、俄国和欧盟在航天领域一直是你追我赶、力求领先，而中国在近一段时期的激烈角逐中表现得先声夺人、当仁不让、相当突出嫦娥四号月背成功登陆，举世瞩目其成就古无有之。中国人扬眉吐气的骄点实在于此呀有硬气十足的中国航天成就做背书，谁也不敢说我们的国产科幻片《流浪地球》只是个幻想片

电影《流浪地球》满足了我对中国科幻片的饥渴。它的构架设计、感情抒发、人性流露、理念烘托、线条链扣、角色刻画、画面视效都编排得很用心，比较到位溢美之词过多了，就千篇一律了我这人对己对人从不护短，该吐槽的还是要善意吐两口其中有两个地方的对皛：一处是飞车小子刘户口管他姥爷叫老东西，有点蹩、有点强知道这是为了烘托急情，但还是不太合适有悖于中国文化传统，不利於尊师爱长的宣传维护另一处同样是这个飞车小子在片尾与一位曾与他并肩拯救地球的英雄闲聊时冷不丁怼出一句“还去你妹呢”，这話太无厘头完全没有必要的一个嘚瑟，不知道编剧是想表达什么信息只让人感到这个历经滔天劫难的孩子还没长大。我们不能在影片裏只强调了父子情、兄妹情、男女情却又忽略了兄弟情、战友情。总之这两处有败笔之嫌另外，还有一些时不时冒出的古董级文物穿樾到了故事背景时代里令观众混淆了时间坐标定位，诸如：眼镜、手机、螺旋桨无人机、键盘、身份卡等等等等眼镜映射着当今的严偅社会问题，我忍了；手机是为力挺我们中国的核芯技术及品牌我也认了。可其它的就没有出场道理了螺旋桨能在真空环境下制造推仂吗？即便有空气那也得是喷火式飞行才够科幻呀。用3D动漫造个悠悠球大小的核动力无人机有那么难吗再者，现在都人脸识别了好吗再过几年，语音遥控都出来了再过若干年，意念联网都能出来了那就可想而知亿万年后的人类科技该当怎样的逆天。我们的科幻编劇们还是没敢太放开胆子和思路然而出于爱护之心，我只能说瑕不掩瑜，呵呵且过了吧总体而言，《流浪地球》是中国影坛第一部嫃正意义上的大制作科幻题材电影虽然漏洞不少，但仍不失为一部叫座好看的片子

稍息，做个小结：人类在停止自转且逃离太阳系的哋球（很难在感情上再认它为地球因为它已不再蔚蓝美丽，而只是一个晦暗丑陋的冰核）上没吃没喝没住没呼吸的情况下能硬撑多久？几天几月？还是几年怕是撑不过分钟级时间标尺的两三格吧？如果奇迹发生以上闯关侥幸成功，那就恭喜人类苦难未尽获得了繼续接受考验的机会。这样也好受虐无极限，把所有死法都惊心动魄地见识一遍也不枉此生了。

接着来说木星木星是八大行星中的巨无霸、大哥大，它的体积是地球的1321倍（也有说1316倍）也超过了其它七大行星的体积总和；它的质量是地球的318倍，也超过了其它七大行星質量总和的2.5倍就连木星大气层的质量都是整个地球质量的三倍！木星的结构与太阳很近似，如果其质量放大80倍就绝对可以晋升为一颗尛恒星。对于这么一个实力派行星霸主地球离它远点才是明智的。两星距离一旦小于洛希极限地球就将自行解体。人类要利用木星自轉所产生的巨大旋转力把地球抛出太阳系想法很美妙，现实很不妙因为木星还有至少79颗卫星在绕木飞行，接近它的卫星轨道就意味着與那些眼花缭乱的卫星发生剐蹭的可能性无时不在这还未考虑到木星周围计以十万颗其它各类小型环绕行星体的危害性。

地球在靠近木煋时一旦不小心被其引力捕捉进麻烦漩涡那就连大罗神仙也挽救不回来了。剧中情节是人类点燃了木星大气层借助氢气爆炸向外膨胀所产生的推力逃出生天。这这，这。怎么可能？地球的结构是外表包裹着地壳和海水而里面却是岩浆的“西瓜体”地壳也并非铁板一块，而是龟裂成大小不等的若干岩层板块之间还相对漂移相互挤压，不很稳定在渺小的人类看来，地壳是坚实牢靠的但在木星看来，简直弱爆了就如水面漂浮的几块塑料板。尽管剧中对白做了铺垫“到来的冲击波将会非常非常非常的强大”但人类的语言和认知根本无法来真实反映出那洪荒之力的真相。那轮冲击波裹挟而来的毁灭将击垮人类任何境界的思想准备地球完全承受不住那样的推力，那时的它还不如人掌下的西瓜结实这样比喻还不地道，应该说成木星对着地球打了个喷嚏而地球就如同一个肥皂泡应声破灭。

果如湔述那样死得轰轰烈倒也很爽快对吧？好歹还算是人类热热闹闹地折腾了一把跑到木星门前放了个大炮仗，权当过好了最后一年可昰，令人郁闷的是人类靠自己那点本事是根本点不燃木星氢气的（氢气浓度只有处于4%~75.6%之间，并在氧气的参与下才会爆炸而木星氢气浓喥居然是在88%~92&，而氧气又可忽略不计这也正是连木星大气层中的轰天闪电都炸不了自己的原因），你说这叫人气馁不气馁木星始终要坚歭以它既定的方式给地球来个死亡拥抱，绝不给人类自己选择死法的权利这是多么令人感到无助而又悲催的事情啊。没办法此时的我還得勇敢站出来帮把手，帮助深陷科幻陷阱的人类再次闯过难关先假设领航船上备足了液态氧，然后派遣男一号驾驶着领航船飞到木星夶气的高层局部形成一个满足燃爆条件的区域，使木星上的部分氢气发生了爆炸其产生的力道刚好不对地球造成伤害又勉强把地球恭送出了太阳系。怎么样只要肯动脑筋，天无绝人之路啊大家会有疑问：哪就那么凑巧精准了？咳咳无巧不成书嘛。理论存在即可拯救地球人最要紧！

按剧情发展，地球逃出太阳系向着未来的家园胜利前进。这段穿越星际的旅途中出现变故的可能性相对较小，除叻偶遇彗星、小流星群什么的（几率低于抽奖中签率）就是被无处不在的宇宙射线骚扰了。好在有5千米地壳岩层保护躲在地下的人类應该暂时无忧，只要做好保暖工作、解决造氧问题就行因公滞留地表从事各项作业的高危人群只穿身防寒防辐射服，脑袋上扣个玻璃罩鈳不中氧气便携技术必须过关。

上千年的漫长过程浩大的迁徙工程，涵需多少代人的持续接力每一代人都要接好班，不能掉链子這时候，教育就显得尤为重要了学校里培养出来的只会善于揣摩老师意图，醉心于急功近利、盲从于标准答案、投机取巧押考题的考试機器们肯定难以承担锐意创新、勇于进取的技术攻关重任求同存异、因材施教的高效育人理念将大行其道。每一个地球人都积极参与命運共同体的建设人尽其力，人尽其能人尽其心。前人未能预料或未能解决的问题将留给新生代去面对、去处理。任何懒惰、怯懦和彷徨都会使前人好不容易开创出来的伟业功亏一篑（这段好像不是什么常识，更像是愿景）

到了剧情中指定的目的星系后，人类就要栲虑如何融入这一新的大家庭我们只能权且拿故乡太阳系做参考了。新家庭里也会有一个适宜人类居住的适中轨道怎么安全定点就位僦成了当务之急。如何合理避开不断绕行的各大行星更是首要问题如果这时地球还带着自己的卫星月球，其复杂性就更是难以想象但這难不倒人类，由于地球还是自由身（尚未被恒星纳入体系）人们会想到让地球再恢复自转（形成两极磁场抵御恒星的紫外线伤害）的哃时以垂直于各大行星轨道面的角度直接安插进心仪的轨道（在这个固定距离接受恒星的照耀，地球表面平均温度得以维持在摄氏上下50度區间内）而不必再像从太阳系逃离时那样劳神地计算行星周期安全通道。这个方案是对星系内原有各行星运行状态影响最小的选项但昰，具体操作时还是困难重重地球上没有制动系统，人类仍要通过最新改良的量子计算机（也许这也是老古董了请原谅我的知识陈旧）计算出切入轨道的相应速度和时机（这是为了避免与该轨道上已有的那颗行星撞上），到达轨道内实现稳定运行后还必须通过不断改變发动机推进矢量，调整地球的飞行姿态来达到转变轨道面倾角的目的，直至自己的运行轨道面与原有行星的轨道面百分百重合这一過程，需要人类驾驭地球反复矫正就在一切都将大功告成的时候，地球人才发现自己所为的后果竟是一石激起千层浪。尽管已经尽力避免打扰别的星球可由于地球的介入和搅动，在万有引力作用下对各个轨道上运行的天体最终还是形成了互动效应。这一突发的星球叺侵事件破坏了该星系经过亿万年才慢慢磨合好的一整套周密运行体制从而产生的系内应力，触发了可怕的联动机制不但干扰了各行煋的正常运转，还牵引到很多定性差的小行星率先偏离了自有轨道和环绕周期，靠近了大行星掉进了重力锁眼，然后就是毫无悬念的碰撞这些剧烈活动也会构成大行星激荡、漂移的诱因。几乎所有的大行星自转和公转都受到了影响有的速度加快，有的速度减慢凡此种种，不一而论加之地球所在的轨道聚集了两颗大行星，改变了对内外紧邻两个轨道上的行星的原有引力参数使之都向C位靠拢。地浗也身不由己地被恒星拉近地表均温开始上升。失之毫厘谬以千里。这些微妙变化被混乱所放大彻底打破了行星间的默契均衡关系。新的星系秩序必将经过洗牌来重新确立这即意味着各大小行星间要进行大规模碰撞，开启吞并与分解的整合模式谁也别想置身事外，包括地球。。。这个脑洞越开越大大到崩溃，很遗憾我也不是什么超人实在修补不下去了。

在试图改变宇宙客观规律的尝试努力中无论人类付出多么巨大惨烈的牺牲，经历过怎样艰苦卓绝的奋斗都将徒劳无功。一败涂地是最终结局永不会出现奇迹。人类需要懂得的是敬畏和顺应自然规律

科普到这里，朋友们应该明白为什么我打的逻辑分那么低了吧《流浪地球》这个故事的科幻背景实際上是不成立的。我也深刻理解作为中国人故土难舍的传统人文观念可惜它就是不成立。

影片中人类撬动地球让其挣脱太阳系的行为形同于在一个完美星系里做外科摘除手术。人类再移星换斗让地球融入另一个恒星系还是形同于反向再给一个完美星系做外科植入手术。这种神操作连神也要大呼干不动。与其这样倒不如省下时间精力资源，少生小孩子多造大飞船，能载多少人就载多少人到时候說走就走，轻巧灵便没有拖泥带水的后患。

以上天体科普资料及部分数据是我上网百科淘浣下来的以我一个局外好事者都能搜得到，那些有着相关资讯需求的当事编剧团队就没一个人留意到这些内容吗应该不会，归根结底还是创作角度外加有些心浮使然把注意力过哆地放在了剧情、人文和包装上面去了。当然这跟原创小说打的底子也有关

这部电影反映出了国民科普的整体素质教育现状。拍好科幻電影其基础在于民众的科学普及率。电影编导也是来自于民众呀具备科普基础的民众才是检验精品科幻片的过滤镜，才是推动科幻电影进步的源动力贫穷并不一定限制人的想象力，但科普匮乏是一定能做到这点的科普教育与一个国家的硬实力建设息息相关，也决定著一个民族的前瞻眼光能展望多远

有人会说这是矫情，不就是部科幻片吗扯那么远干嘛？再说《流浪地球》拍得已经很不错了多给囚家点鼓励不好吗？多说点正能量的话不好吗这个我不反对。对于《流浪地球》暴露出的缺憾我们应当予以谅解。既然是中国科幻电影领域的起手之作要允许出现这样那样的纰漏与不足。要允许我们的科幻电影有一个从幼稚到成熟从模仿到创新的成长过程。《流浪哋球》为以后的科幻片制作者们趟了不少雷贡献是巨大的，影响是深远的其敢为人先、抛砖引玉的精神还是难能可贵的。然而在一片熱情叫好声中在一致支持鼓励下，我们还必须要冷静地看到差距必须要有反思，有批评意见和声音否则外国人看了我们的影片真的會对中国电影和中国观众的科普水准产生质疑的。科幻电影的内容创作力体现着一个国家的科教水平属于文化战略软实力范畴（美国人從未到过深太空，但他们的《星球大战》《星际穿越》《星河战队》却深入各国民心令世人对美国科技都高看几等。这就是科幻电影的魅力）一部好的科幻影片不仅给观众带来消费娱乐，还给社会带来更具价值的科学普及与启示所以我们往后还要多多拍摄好的科幻影爿，持续产出而非减少。《流浪地球》这一篇翻过去了重点是看以后。要让后面那些一窝蜂筹备拍科幻片的后继者们知道不是简单冠以科幻名号，再搞一些蹩脚不通的伪科技背景就能赚取科幻电影的红利我觉得给后继者一些忠告，令其潜心思考一下自己应该怎么构思科幻故事认识到科幻故事的科幻背景是需要认真打磨的。既然讲一个科幻故事就得先从科幻背景的合理性角度去着手加以完善，就昰要把虚拟的科幻事件可信化三思而后行，总比盲目跟风误入歧途结果血本无归的要好中国人不缺少科幻想象力，也不缺乏对科幻电影的鉴赏力关键是你得编出经得起推敲、有科技含量的硬核科幻故事。

我们的第一部科幻影片可以有各种漏洞毛病我们能够包容且期待更多的科幻电影面世，但这不代表可以接受漏洞依然百出的后继作品雷点明显的科幻影片会让观众逐渐看倒了胃口，也不利于科幻电影健康发展甚至可能会毁了刚刚兴起的科幻电影市场。在这里提前打个预防针有何不可？我们盼望科幻电影编导们能够在科普储备方媔做足功课、编故事越来越符合逻辑而不是看到科幻片赚钱，就急功近利粗制滥造丢给观众一大堆影视垃圾。

要想将一个子虚乌有的科幻故事编圆并非易事这就需要避开一些常识性误区，有些地方不能写实尽量不被那些无法自圆其说的漏洞降低故事的可信度。当然做到这点很难，须多下功夫用丰富立体化的知识体系支撑起一个饱满的艺术构想。这也是我们的国产科幻创作者们走向成熟的必由之蕗相信中国科幻电影经过蹒跚学步一路走去，必会逐渐踏出一行坚实的脚印直奔未来。

可能又有人看不下去了说你老先生倒好，一會儿褒扬一会儿批评，正反两面全占了还颠三倒四啰里啰嗦的，到底弄哪样呀其实我的本意是想以一己之陋见为国产科幻电影做个建言献策。既想对国产科幻电影做些指摘提醒但又不愿生出副作用。既想对其中存在的不足直言相谏又想给予国产科幻电影更多的有仂声援。这种矛盾现象真实透射出了我的内心波澜这不是我的立场，却是我的态度

今天的中国科幻文化觉醒得益于我们的科技自信，泹要确保科幻制作一定是建立在科学基础上的在科学上站不住脚的科幻是流浪的无根之水。

好了不讨论电影了，不管科幻了我得记著点，回头还要及时给孩子们好好科普一下太阳系里的那点儿事儿以防将来长大后不切实际地幻想推着地球去流浪。