“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！
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地球隧道 Credit: FunInCode
【物体|人类可不可以钻透地球，打一条地球隧道？】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） 。
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(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 。
来源：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 。
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地球内部的圈层结构简图 Credit：Georg Heinrich Smi?ss
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 。
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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 。
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科拉超深钻孔工程的外观 Credit：Andre Belozeroff
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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
(本文来自澎湃新闻 ， 更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
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