打一條地球隧道可好？

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作者、美編：吳泱

校對：賀柏翔，校對組

后期：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

責任編輯：毛明遠

“您要知道，阿根廷畢竟是在地球上與大陸相距最遠的一個國家，你們正在地球的對面，”趙文佳微笑著說，從沈淵的手中拿過那個全透明的地球儀，在上面，大陸和阿根廷隔著那個超透明的球體重疊在一起。

“其實我有個辦法能夠使兩國更好地交流，”沈華北拿過地球儀說，“只需從大陸挖一條通過地心貫穿地球的隧道就行了，”

——《地球大炮》劉慈欣 節選

凡爾納《地心游記》出版以來，人們一直對地下世界有強烈的好奇心，想象有朝一日能前往地心。“地球隧道”這一奇妙的幻想由此誕生，

在此后，科幻作品中頻頻出現地球隧道：《全面回憶》中的一條地心“墜道”連接著“英帝國”和澳大利亞，每天，都有在澳洲生活的人坐著“捷運”穿越地心，僅需40分鐘即可抵達英國；劉慈欣的《地球大炮》更進一步，將地球隧道改造成了一個向宇宙發射航天器的“大炮”。我們一起來了解一下“地球隧道”的神奇之處吧！

地球隧道

Credit: FunInCode

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便捷的交通

首先，地球隧道最大的不同之處，就是突破了地面路線的限制，用直線連接兩個地點，初速度為0，從隧道的一端自由下落到另一端，不考慮空氣阻力，理論上僅需42分鐘，

相對于傳統運輸，地球隧道運輸沒有了地面摩擦力的阻攔，進入隧道的物體做自由落體運動，在這個過程中，重力起絕對的支配作用，不考慮空氣阻力，隧道中的運動是無需額外動力，僅重力做功即可。

但實際上，空氣阻力的影響不可忽略，如果物體動能有損失，物體將會做振幅衰減的“往復振動”，直到動能耗盡，停在地心處。大劉的《地球大炮》中，為了避免這一問題，隧道內部要盡量保持真空，人需穿防護服進入。一來是供氧，二來是為了抵御地心的高溫（注：小說設定，雖然隧道壁絕熱性好，但是靠近地心部分的隧道內部仍有2000攝氏度）。

(上)《全面回憶》中The Fall穿越地心時進入重力翻轉狀態的劇照。

(下)“墜道”內景，

Credit：電影《全面回憶》

物體受重力牽引自由下落，全程處于失重狀態，隨著物體靠近地心，距離變短，加速度越來越小，經過地心后，重力變換方向，物體做減速運動，且減速程度越來越大。

速度隨距離變化的節點

（摘自《地球大炮》）

向上滑動閱覽

您現在已到達100公里深度，速度1.4公里/秒，

您已經穿過莫霍不連續面，由地殼進入地幔。

您現在已到達300公里深度，速度2.4公里/秒，

已進入地幔黏性物質區，

您現在已到達1500公里深度，速度5.1公里/秒，

已進入地幔剛性物質區。

您現在已到達2800公里深度，速度6.5公里/秒，

您正在穿過古騰堡不連續面，進入地核。

您現在已到達4100公里深度，速度米7.5公里/秒，

正處于液態地核中部，

您現在已到達5400公里深度，速度米7.7公里/秒，

正在接近固態地核。

您現在已到達6300公里深度，速度8公里/秒，

正在穿過地心！

您已通過地心，現在正在上升，并開始減速，

您已經上升了500公里，速度7.8公里/秒，

仍在固態地核中。

您現在已從地心上升了2200公里，速度7.5公里/秒，

已重新進入地核的液態部分。

您現在已從地心上升了3500公里，速度6.5公里/秒，

正在穿過古騰堡不連續面，重新進入地幔。

您現在已從地心上升了4800公里，速度5.1公里/秒，

正在穿過地幔的剛性物質區，

您現在已從地心上升了6000公里，速度2.4公里/秒，

正在穿過地幔的黏性物質區。

您現在已從地心上升了6200公里，速度1.4公里/秒，

已經穿過莫霍不連續面，進入地殼，

注意，您正在接近地球隧道的南極頂點！

地球內部的圈層結構簡圖

Credit：Georg Heinrich Smiäss

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隧道的結構？

《地球大炮》的背景故事中，地球隧道服務于大陸的“南極庭院計劃”，穿過地心，由大陸的漠河穿過地球到達南極大陸的最東端南極半島，在未來的世界，能源枯竭，土地資源不足，經過激烈的政治斗爭，人類達成共識，決定共同開發南極，在此之前銷毀所有核武器。

科學家在銷毀核武器的過程中，開發了利用小型核爆炸制造“新固態”材料的“糖衣”技術，這種“新固態”材料具有超高密度，可以在堅硬的巖石、灼熱的巖漿中不斷下沉，也正是利用這種材料，人們打通了“地球隧道”，構筑了地球隧道牢固的外殼。這種“新固態”材料甚至替代了鋼鐵的地位，成為了未來社會的“材料之王”，

在小說中，地球隧道并不是一條直線，也沒有通過真正的地心，而是一條精心設計過的平滑曲線，與地軸成一定角度，這樣在隧道內運動的物體正好可以無摩擦地通過，不會與隧道壁發生碰撞，

理論上，如果修直線隧道，只有貫通南北極才可以保證物體與隧道壁無碰撞、無摩擦地通過，如果在其他地區強行打下直線隧道，由于這條直線繞自轉軸轉動，直線上的點的圓周運動線速度處處不相等，物體將在隧道內部彈來彈去，損失大量動能。

隧道里每隔1公里設置一個井圈，主角被扔進地球隧道以后，看到井圈閃爍著幽藍的光芒，起先還能分辨，后來隨著速度加快，藍色的光輝連成一片，地心前后的井圈發出紅色的光芒，以第一宇宙速度穿過這發著紅光的地心隧道，“仿佛漂行在地球的血管中”，經過地心以后，開始減速，藍色光圈也逐漸變得清晰可辨，最后到隧道的另一端，速度變為0，

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●危險！

理想和現實總有差距。地心列車開始運營后，發生了慘絕人寰的“螺栓失落”災難，一名工人在漠河站檢修時，不慎將一顆直徑不足10厘米的螺栓掉入隧道，這枚螺栓是用能夠吸收電磁波的材料制造的，因此沒有被安全監測系統的雷達檢測到。

螺栓在隧道中一直墜落，穿過地球到達南極站，接著向回墜落，在到達地心時擊中了一列正在向南極上升的地心列車。螺栓與列車的相對速度高達16km/s，像一顆炸彈，穿透頭兩節車廂，把沿路的一切都汽化了，包括列車上的乘客。爆炸產生的大量碎片在隧道中來回運行，使得線路被迫中斷，三千余名乘客全部死亡。人們用了一個月時間才把隧道中的碎片清理干凈。

雖然通過地球隧道的運輸方便快捷，但由于建設工程的巨大投資，地心列車的運輸費用極其昂貴，抵消了它的長處，地球隧道的建設對全球環境造成了永久的破壞；人類的南極夢破滅了，蜂擁而來的工業和過度的開發毀掉了這個地球上僅存的潔凈世界，很快，聯合國所有的成員國再次達成共識，人類全面撤出南極大陸。隨著向南極運輸需求的驟減，在螺栓失落災難后，地心列車完全停止了運營，地球隧道被封閉。

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●隧道→大炮

在地球隧道廢棄后三十年內，全球環境進一步惡化，污染和臭氧層破壞使各大陸最后的植被迅速消失，可呼吸的空氣已成了商品……為拯救地球的生態，人類想把地球上的重工業轉移到太空或月球，然而，此時采取任何消耗大量能源的方法都會造成反效果。這時，人們的視線又回到了廢棄已久的地球隧道上，

人們利用一種新型的導電性優良的“新固態”材料制成粗導線，纏繞在后半段地球隧道外表面。從地核中采集豐富的電流，將它們匯集到隧道線圈上，使隧道中充滿了強磁場，再給物體上的超導線圈加電流，產生的安培力驅動物體不斷加速，到隧道的南極口以15km/s的高速射出，雖然穿過大氣，衰減一部分速度，但被加速物體的終速度仍能高于逃逸速度，

就這樣，將“地球隧道”改造成“地球大炮”，即向宇宙發送各種物體的巨型電磁炮。

線圈型電磁炮的模型圖

圖源嗶哩嗶哩up主：習雪小半月

“地球大炮的炮管中每時每刻都同時運行著五六顆‘炮彈’，這樣它每過八到十分鐘就射出一艘太空船，所以現在進入太空就如乘捷運一樣便捷。在二十年前工業大遷移開始時，是發射最頻繁的時期，炮管中往往同時有二十多顆‘炮彈’在加速，地球大炮以兩三分鐘一發的頻率向太空急促地射擊，一批批太空船組成了上升的流星雨，那是人類向命運的莊嚴挑戰，真是壯觀！”

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●想想還是算了

地球隧道或許永遠只是一個空想，因為向地下的鉆探技術太難、成本太高，建設隧道所用到的材料很難研發，沒必要付出如此巨大的代價。

上世紀70年代，前蘇聯組織了一批科學家，在科拉進行鉆探地球的活動，并取名為“地球望遠鏡計劃”，

鉆探剛開始時，地殼層表面的土壤較為松軟，挖掘工作非常簡單，技術含量并不高，進展較快，但問題很快出現：花費好幾個月打的孔，竟然是歪的。在修正這個問題后，人們又遇到了第二個難題，隨著鉆探加深，地質越來越硬，鉆頭很容易壞掉。一來一回地更換鉆頭的時間，要遠遠高于鉆頭工作的時間。

當鉆孔足夠深時，人們發現地底下的溫度達到了將近400攝氏度，壓強也比地球表面要強。高溫高壓下，鉆頭損壞的頻率更高了，科學家們只好大量進口耐高溫高壓鉆頭，但依然不能降低損壞的概率，鉆孔最終的深度停留在12262米，遠遠沒有達到計劃的深度。1992年，俄羅斯政府決定停止鉆探，因為該項目投入資金巨大，而回報非常少，國家無力負擔。

科拉超深鉆孔工程的外觀

Credit：Andre Belozeroff

廢棄后的科拉超深鉆孔“井口”外觀照片，網路上流傳的科拉鉆孔的圖片大多數是鉆石礦井的圖片假冒的。實際上科拉鉆孔很小，比人的身體寬度還小一些，沒有鉆孔內部的圖片，在1995年鉆孔項目停止后，鉆孔封閉，建筑廢棄，后來項目建筑被徹底摧毀。

Credit：網路

地球深部的物質并不是固態的，而是巖漿一般的熔融狀物質，即使我們發明了耐高溫鉆頭，鉆透地殼之后，熔融物也會像水一樣隨時補充進來，更可怕的是，由于壓強較大，熔融物會滲入地殼的薄弱處，形成火山噴發，如果沒有合適的技術阻攔熔融物的自發噴出，那鉆透地殼的后果是不堪設想的，

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劉慈欣擅長將工業化過程和科學技術塑造成某種強大的力量，其作品中洋溢著英雄主義的情懷。大劉的小說似乎一直傳達了這種古典科幻精神，即眼前的得失、個人的得失小于長遠的利益；也許眼前的災難，正是以后造福人類的先決條件。

正如《地球大炮》中，沈華北所說：“長城和金字塔都是完全失敗的超級工程，前者沒能擋住北方騎馬民族的入侵，后者也沒能使其中的法老木乃伊復活，但時間使這些都無關緊要，只有凝結于其上的人類精神永遠光彩照人！”

參考資料：

[1]嗶哩嗶哩專欄cv665277 作者：FunInCode

[2]劉慈欣：《地球大炮》

（百度小說鏈接：http:http://dushu.baidu.com/pc/detail?gid=4355213364）

[3]搜狐用戶：鐘銘聊科學：《人類可不可以鉆透地球？蘇聯用了24年實驗最終得出結論》

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

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美國宇航局泰坦飛行器（Titan Drone）概念圖。它將被送上土衛六（泰坦）進行探測任務，但是發射已經推遲到2027年。

Image Credit: NASA