记者 吴雨佳

近期，搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳以“我们居住的太阳系”为主题，开启了他的第三场跨年演讲。

演讲伊始，张朝阳阐述了本次主题的意义：“太阳系并非遥不可及的未知领域，而是我们触手可及的家园，我们需要了解这个与我们息息相关的地方。”

这场演讲被张朝阳形象地称为对太阳系的一次“考古”。而对这段历史进行发掘的“洛阳铲”，无疑就是牛顿的运动定律和万有引力定律。人类通过对太阳系各大天体的不懈探索，才带来了现代物理学的基石。他解释道，第谷·布拉赫毕生积累的观测数据，为开普勒总结三大定律奠定了基础。而站在这两位巨人肩膀上的牛顿，最终揭示了更具普适性的宇宙真理。

张朝阳进一步解释道，站在今天的角度，我们不必再依赖海量数据的归纳总结，而是能以牛顿定律为第一性原理，重新推演开普勒定律的逻辑。演讲现场，他通过求解微分方程，用更通俗的圆锥曲线方程，精确表述了开普勒第一定律中的椭圆轨道；更借助简单的微积分运算，证明了第二、第三定律实为角动量守恒的必然结果。

在黑板上，张朝阳在开普勒第三定律的表达式下方重重画了一条线。“轨道半长轴的立方正比于公转周期的平方。”这句总结简洁深刻，勾画出整个太阳系严谨有序的宏大格局，道出了八大行星运动秩序的核心。

那么，潮汐力究竟是怎么产生的？张朝阳通过对引力势能场进行球谐展开，阐明卫星在公转时会受到一种特殊力量的拉扯，这就是潮汐力的起源。他还指出，在极端情况下，潮汐力甚至能撕裂星体。当一颗质量较小的星球过于靠近大质量天体时，巨大的拉扯力足以将其撕成碎片，比如土星环便可能是由此形成。

更有趣的是，在地月系统中，由于地球自转较快，潮汐形变的反应稍有延迟，地球鼓起的方向并不完全对准月球，这就导致月球持续受到一个力矩的作用，其轨道半径正以每年约3.8厘米的速度缓慢扩张。反过来，月球因地球潮汐作用而产生的形变滞后，也会通过力矩作用逐渐减慢自身的自转速度，最终形成与公转同步的潮汐锁定状态，这也是人类永远只能观测到月球同一面的根本原因。

我们的太阳系还有太多奥秘等待探索，张朝阳就带领观众领略了飞出地球的三个关键站点。

第一站是拉格朗日点。所谓拉格朗日点，是由两个质量悬殊的天体组成的公转系统中，那些受力平衡的五个特殊位置。这些地方具有独特的力学稳定性，因此科学家们在此部署了大量探测器。例如，韦伯太空望远镜就部署在了日地系统的L2点。太阳与木星系统中的L4和L5点也扮演着“引力陷阱”的重要角色，可以捕获试图闯入太阳系内部的小行星，从而保护身处内层的地球。

飞出地球的第二站，是它的“孪生兄弟”——火星。火星在许多方面与地球相似，它的一天只比地球多40分钟，公转轨道也离地球很近。为了将复杂的多体引力问题简化为单体引力问题，张朝阳将整个航线分成了三步：地球引力主导的逃逸阶段、太阳引力主导的霍曼转移轨道阶段、火星引力主导的捕获阶段。其中，航线的大部分时间都花在了第二步的霍曼转移轨道上，虽然耗时长达八个半月，但它却是最节省燃料的飞行方案。

第三站，则是太阳系外的浩瀚星空。1977年，美国发射了旅行者1号和旅行者2号探测器，向着太阳系外的深空迈出了人类探索的关键一步。它们在发射过程中都巧妙利用了引力弹弓效应来实现加速。张朝阳解释道：“引力弹弓其实就是变换参照系。想象一个乒乓球朝另一个乒乓球拍过去，在拍子的参照系看来，球的入射速度和出射速度大小相等；但对于地面参照系来说，飞来的球却叠加了拍子的一部分速度。把参照物的速度叠加到物体上，这就是引力弹弓的原理。”

现场不少观众也就人类未来的太空探索事业展开了提问。有人担忧地球能否支撑人类文明的资源消耗速度，提出是否要加速对外太空的开发？张朝阳回答，火星移民仍是遥远的愿景，在缺少磁场和大气保护的环境下，目前只能寄望于由机器人去火星采集资源。此外，现场还讨论了利用彗星作为引力弹弓加速、利用太阳光压持续推动航天器等前沿航行方案。