打一条地球隧道可好？_风闻

   　作者、美编：吴泱

　　校对：贺柏翔，校对组

　　后期：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

　　责任编辑：毛明远    

“您要知道，阿根廷毕竟是在地球上与中国相距最远的一个国家，你们正在地球的对面。”赵文佳微笑着说，从沈渊的手中拿过那个全透明的地球仪，在上面，中国和阿根廷隔着那个超透明的球体重叠在一起。

　　“其实我有个办法能够使两国更好地交流，”沈华北拿过地球仪说，“只需从中国挖一条通过地心贯穿地球的隧道就行了。”

　　——《地球大炮》刘慈欣  节选

　　凡尔纳《地心游记》出版以来，人们一直对地下世界有强烈的好奇心，想象有朝一日能前往地心。“地球隧道”这一奇妙的幻想由此诞生。

　　在此后，科幻作品中频频出现地球隧道：《全面回忆》中的一条地心“坠道”连接着“英帝国”和澳大利亚，每天，都有在澳洲生活的人坐着“地铁”穿越地心，仅需40分钟即可抵达英国；刘慈欣的《地球大炮》更进一步，将地球隧道改造成了一个向宇宙发射航天器的“大炮”。我们一起来了解一下“地球隧道”的神奇之处吧！

　　地球隧道

　　Credit: FunInCode

　　便捷的交通

　　首先，地球隧道最大的不同之处，就是突破了地面路线的限制，用直线连接两个地点。初速度为0，从隧道的一端自由下落到另一端，不考虑空气阻力，理论上仅需42分钟。

　　相对于传统运输，地球隧道运输没有了地面摩擦力的阻拦，进入隧道的物体做自由落体运动，在这个过程中，重力起绝对的支配作用。不考虑空气阻力，隧道中的运动是无需额外动力，仅重力做功即可。

　　但实际上，空气阻力的影响不可忽略，如果物体动能有损失，物体将会做振幅衰减的“往复振动”，直到动能耗尽，停在地心处。大刘的《地球大炮》中，为了避免这一问题，隧道内部要尽量保持真空，人需穿防护服进入。一来是供氧，二来是为了抵御地心的高温（注：小说设定，虽然隧道壁绝热性好，但是靠近地心部分的隧道内部仍有2000摄氏度）。

　　(上)《全面回忆》中The Fall穿越地心时进入重力翻转状态的剧照。 

　　(下)“坠道”内景。

　　Credit：电影《全面回忆》

　　物体受重力牵引自由下落，全程处于失重状态。随着物体靠近地心，距离变短，加速度越来越小。经过地心后，重力变换方向，物体做减速运动，且减速程度越来越大。

　　速度随距离变化的节点

　　（摘自《地球大炮》）

　　向上滑动阅览

　　您现在已到达100公里深度，速度1.4公里/秒，

　　您已经穿过莫霍不连续面，由地壳进入地幔。

　　您现在已到达300公里深度，速度2.4公里/秒，

　　已进入地幔黏性物质区。

　　您现在已到达1500公里深度，速度5.1公里/秒，

　　已进入地幔刚性物质区。

　　您现在已到达2800公里深度，速度6.5公里/秒，

　　您正在穿过古腾堡不连续面，进入地核。

　　您现在已到达4100公里深度，速度米7.5公里/秒，

　　正处于液态地核中部。

　　您现在已到达5400公里深度，速度米7.7公里/秒，

　　正在接近固态地核。

　　您现在已到达6300公里深度，速度8公里/秒，

　　正在穿过地心！

　　您已通过地心，现在正在上升，并开始减速。

　　您已经上升了500公里，速度7.8公里/秒，

　　仍在固态地核中。

　　您现在已从地心上升了2200公里，速度7.5公里/秒，

　　已重新进入地核的液态部分。

　　您现在已从地心上升了3500公里，速度6.5公里/秒，

　　正在穿过古腾堡不连续面，重新进入地幔。

　　您现在已从地心上升了4800公里，速度5.1公里/秒，

　　正在穿过地幔的刚性物质区。

　　您现在已从地心上升了6000公里，速度2.4公里/秒，

　　正在穿过地幔的黏性物质区。

　　您现在已从地心上升了6200公里，速度1.4公里/秒，

　　已经穿过莫霍不连续面，进入地壳。

　　注意，您正在接近地球隧道的南极顶点！

　　地球内部的圈层结构简图

　　Credit：Georg Heinrich Smiäss

　　隧道的结构？

　　《地球大炮》的背景故事中，地球隧道服务于中国的“南极庭院计划”，穿过地心，由中国的漠河穿过地球到达南极大陆的最东端南极半岛。在未来的世界，能源枯竭，土地资源不足，经过激烈的政治斗争，人类达成共识，决定共同开发南极，在此之前销毁所有核武器。

　　科学家在销毁核武器的过程中，开发了利用小型核爆炸制造“新固态”材料的“糖衣”技术，这种“新固态”材料具有超高密度，可以在坚硬的岩石、灼热的岩浆中不断下沉，也正是利用这种材料，人们打通了“地球隧道”，构筑了地球隧道牢固的外壳。这种“新固态”材料甚至替代了钢铁的地位，成为了未来社会的“材料之王”。

　　在小说中，地球隧道并不是一条直线，也没有通过真正的地心，而是一条精心设计过的平滑曲线，与地轴成一定角度。这样在隧道内运动的物体正好可以无摩擦地通过，不会与隧道壁发生碰撞。

　　理论上，如果修直线隧道，只有贯通南北极才可以保证物体与隧道壁无碰撞、无摩擦地通过，如果在其他地区强行打下直线隧道，由于这条直线绕自转轴转动，直线上的点的圆周运动线速度处处不相等，物体将在隧道内部弹来弹去，损失大量动能。

　　隧道里每隔1公里设置一个井圈，主角被扔进地球隧道以后，看到井圈闪烁着幽蓝的光芒，起先还能分辨，后来随着速度加快，蓝色的光辉连成一片。地心前后的井圈发出红色的光芒，以第一宇宙速度穿过这发着红光的地心隧道，“仿佛漂行在地球的血管中”。经过地心以后，开始减速，蓝色光圈也逐渐变得清晰可辨，最后到隧道的另一端，速度变为0。

　　●危险！

　　理想和现实总有差距。地心列车开始运营后，发生了惨绝人寰的“螺栓失落”灾难。一名工人在漠河站检修时，不慎将一颗直径不足10厘米的螺栓掉入隧道。这枚螺栓是用能够吸收电磁波的材料制造的，因此没有被安全监测系统的雷达检测到。

　　螺栓在隧道中一直坠落，穿过地球到达南极站，接着向回坠落，在到达地心时击中了一列正在向南极上升的地心列车。螺栓与列车的相对速度高达16km/s，像一颗炸弹，穿透头两节车厢，把沿路的一切都汽化了，包括列车上的乘客。爆炸产生的大量碎片在隧道中来回运行，使得线路被迫中断，三千余名乘客全部死亡。人们用了一个月时间才把隧道中的碎片清理干净。

　　虽然通过地球隧道的运输方便快捷，但由于建设工程的巨大投资，地心列车的运输费用极其昂贵，抵消了它的长处。地球隧道的建设对全球环境造成了永久的破坏；人类的南极梦破灭了，蜂拥而来的工业和过度的开发毁掉了这个地球上仅存的洁净世界。很快，联合国所有的成员国再次达成共识，人类全面撤出南极大陆。随着向南极运输需求的骤减，在螺栓失落灾难后，地心列车完全停止了运营，地球隧道被封闭。

　　●隧道→大炮

　　在地球隧道废弃后三十年内，全球环境进一步恶化，污染和臭氧层破坏使各大陆最后的植被迅速消失，可呼吸的空气已成了商品……为拯救地球的生态，人类想把地球上的重工业转移到太空或月球。然而，此时采取任何消耗大量能源的方法都会造成反效果。这时，人们的视线又回到了废弃已久的地球隧道上。

　　人们利用一种新型的导电性优良的“新固态”材料制成粗导线，缠绕在后半段地球隧道外表面。从地核中采集丰富的电流，将它们汇集到隧道线圈上，使隧道中充满了强磁场，再给物体上的超导线圈加电流，产生的安培力驱动物体不断加速，到隧道的南极口以15km/s的高速射出。虽然穿过大气，衰减一部分速度，但被加速物体的终速度仍能高于逃逸速度。

　　就这样，将“地球隧道”改造成“地球大炮”，即向宇宙发送各种物体的巨型电磁炮。

　　线圈型电磁炮的模型图

　　图源哔哩哔哩up主：习雪小半月

　　“地球大炮的炮管中每时每刻都同时运行着五六颗‘炮弹’，这样它每过八到十分钟就射出一艘太空船，所以现在进入太空就如乘地铁一样便捷。在二十年前工业大迁移开始时，是发射最频繁的时期，炮管中往往同时有二十多颗‘炮弹’在加速，地球大炮以两三分钟一发的频率向太空急促地射击，一批批太空船组成了上升的流星雨，那是人类向命运的庄严挑战，真是壮观！”

　　●想想还是算了

　　地球隧道或许永远只是一个空想，因为向地下的钻探技术太难、成本太高，建设隧道所用到的材料很难研发，没必要付出如此巨大的代价。

　　上世纪70年代，前苏联组织了一批科学家，在科拉进行钻探地球的活动，并取名为“地球望远镜计划”。

　　钻探刚开始时，地壳层表面的土壤较为松软，挖掘工作非常简单，技术含量并不高，进展较快。但问题很快出现：花费好几个月打的孔，竟然是歪的。在修正这个问题后，人们又遇到了第二个难题，随着钻探加深，地质越来越硬，钻头很容易坏掉。一来一回地更换钻头的时间，要远远高于钻头工作的时间。

　　当钻孔足够深时，人们发现地底下的温度达到了将近400摄氏度，压强也比地球表面要强。高温高压下，钻头损坏的频率更高了，科学家们只好大量进口耐高温高压钻头，但依然不能降低损坏的概率。钻孔最终的深度停留在12262米，远远没有达到计划的深度。1992年，俄罗斯政府决定停止钻探，因为该项目投入资金巨大，而回报非常少，国家无力负担。

　　科拉超深钻孔工程的外观

　　Credit：Andre Belozeroff

　　废弃后的科拉超深钻孔“井口”外观照片。网络上流传的科拉钻孔的图片大多数是钻石矿井的图片假冒的。实际上科拉钻孔很小，比人的身体宽度还小一些，没有钻孔内部的图片。在1995年钻孔项目停止后，钻孔封闭，建筑废弃，后来项目建筑被彻底摧毁。

　　Credit：网络

　　地球深部的物质并不是固态的，而是岩浆一般的熔融状物质，即使我们发明了耐高温钻头，钻透地壳之后，熔融物也会像水一样随时补充进来。更可怕的是，由于压强较大，熔融物会渗入地壳的薄弱处，形成火山喷发，如果没有合适的技术阻拦熔融物的自发喷出，那钻透地壳的后果是不堪设想的。

　　●小结

　　刘慈欣擅长将工业化过程和科学技术塑造成某种强大的力量，其作品中洋溢着英雄主义的情怀。大刘的小说似乎一直传达了这种古典科幻精神，即眼前的得失、个人的得失小于长远的利益；也许眼前的灾难，正是以后造福人类的先决条件。

　　正如《地球大炮》中，沈华北所说：“长城和金字塔都是完全失败的超级工程，前者没能挡住北方骑马民族的入侵，后者也没能使其中的法老木乃伊复活，但时间使这些都无关紧要，只有凝结于其上的人类精神永远光彩照人！”

　　参考资料：

　　[1]哔哩哔哩专栏cv665277 作者：FunInCode

　　[2]刘慈欣：《地球大炮》

　　（百度小说链接：http://dushu.baidu.com/pc/detail?gid=4355213364）

　　[3]搜狐用户：钟铭聊科学：《人类可不可以钻透地球？苏联用了24年实验最终得出结论》

　　[4]Youtube视频：www.youtube.com/watch?v=ZczwzVhai9E

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美国宇航局泰坦飞行器（Titan Drone）概念图。它将被送上土卫六（泰坦）进行探测任务，但是发射已经推迟到2027年。

Image Credit: NASA