大河报·豫视频记者王家康
“第一年我们探讨了广义相对论,去年聚焦量子力学,今天我们将目光投向赖以生存的太阳系。”12月31日晚10点,搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳如期开启第三场跨年演讲。这场以“我们所居住的太阳系”为主题的科普盛宴,通过搜狐视频全程直播,在对太阳系奥秘的深度探寻中,与现场观众及网友共同迎接2026年的到来。

太阳系如何有序运转?月球为何始终以同一面朝向地球?人类如何抵达火星?演讲现场,张朝阳通过数理公式逐步推演这些宇宙谜题。他表示,当前AI与航天技术的发展,正推动人类逐步迈向多行星文明,“了解太阳系的运行规律,是理解人类文明起源与未来方向的关键”。
行星运动的内在秩序:牛顿定律重构太阳系格局
阳光孕育生机,金星划分晨昏,月球的圆缺引发无数遐想,火星则承载着人类星际探索的期待。对于木星、土星等远日行星,大众虽了解有限,但它们始终在太阳系外围构成重要的天体环境。张朝阳在开场中点明主题意义:“太阳系并非遥远的未知领域,而是与我们息息相关的家园,值得我们深入了解。”

这场演讲中,张朝阳将对太阳系的探索比作一次科学“溯源”,而牛顿运动定律与引力定律则是开展这一探索的核心工具。他介绍,人类对太阳系天体的探索历程,本身就是物理学的发展历程:第谷毕生积累的观测数据,为开普勒三大定律的提出奠定基础;牛顿则站在前辈的肩膀上,揭示了更具普遍性的物理规律。
张朝阳进一步阐释,从现代科学视角出发,无需再依赖海量经验归纳,而是能以牛顿定律为第一性原理,完成对开普勒定律的逻辑重构。演讲现场,他通过求解微分方程,用更具普适性的圆锥曲线方程精准表述开普勒第一定律中的椭圆轨道;借助微积分运算,证明开普勒第二、第三定律是角动量守恒的必然结果。
“轨道半长轴的立方正比于公转周期的平方。”张朝阳在黑板上的开普勒第三定律表达式下方着重标注,这一简洁的总结勾勒出太阳系的运行格局,揭示了八大行星的运动秩序。为验证定律的有效性,他邀请现场观众借助计算器,输入木星、火星、水星等天体的轨道参数,计算得出的公转周期与实际数据完全吻合。“现在我们终于厘清了太阳系的运行逻辑,”张朝阳表示,“原本看似神秘的行星运动,实则遵循着简洁的物理规律。”
潮汐力:主宰卫星归宿的宇宙力量
数亿年前,地球的自转周期约为20小时;如今罕见的“超级月亮”,在远古时期曾是常见现象。为何人类始终只能看到月球正面?为何木卫一在理论上应冷却的状态下仍火山频发?这些现象的背后,都与潮汐力密切相关。
张朝阳通过引力势的球谐展开,阐释了潮汐力的起源:卫星在公转过程中,会受到星体引力产生的特殊拉扯力,这便是潮汐力。他提到,在极端情况下,潮汐力足以撕裂小质量星球——当小质量星球过于靠近大质量星体时,巨大的拉扯力可能将其分解,这也是土星环的可能成因之一。

在地月系统中,由于地球自转速度快于月球公转速度,潮汐形变存在轻微延迟,地球隆起方向并非完全对准月球,这使得月球持续受到力矩作用,轨道半径以每年3.8厘米的速度缓慢扩张。反之,月球受地球潮汐作用产生的形变滞后,也会通过力矩作用减缓自身自转速度,最终形成与公转同步的潮汐锁定状态,这也是人类始终只能观测到月球一面的原因。
基于潮汐锁定的论述,张朝阳将话题延伸至木卫一。这颗星球表面火山活动频繁,核心驱动力正是潮汐力。他用老式血压计的充气气囊进行类比:反复按压气囊时,部分能量会转化为热能使其升温;木卫一沿椭圆轨道公转时,潮汐形变随与木星距离的变化呈周期性强弱波动,持续的挤压过程释放出大量热能,使其成为深空中的“发热天体”。
飞出地球摇篮:引力场中的星际航线规划
太阳系蕴藏着无数待解的奥秘,人类的探索不会止步于地球。演讲下半场,张朝阳带观众梳理了飞出地球的三大关键探索方向。

第一个方向是拉格朗日点。这是由质量悬殊的两个天体组成的公转系统中存在的5个受力平衡点,具有独特的力学稳定性,因此成为探测器部署的重要选址。例如,韦布望远镜便部署在日地系统的L2点;太阳与木星系统的L4和L5点则能像“引力陷阱”一样,捕获试图闯入太阳系内层的小行星,为地球提供保护。
第二个方向是火星探索。作为地球的“近邻”,火星与地球存在诸多相似之处:自转周期仅比地球多40分钟,公转轨道与地球距离较近。为简化复杂的多体引力问题,张朝阳将地球到火星的航线拆解为三个阶段:地球引力主导的逃逸阶段、太阳引力主导的霍曼转轨阶段、火星引力主导的捕获阶段。其中,霍曼转轨阶段耗时最长,约8个半月,但这是最节省燃料的航行方案。
在完成霍曼转轨阶段的演算后,张朝阳进一步讲解了地球逃逸轨道的规划。他介绍,逃离地球的轨道为双曲线,通过将轨道高度设为无穷远,可求解出逃逸轨道渐近线与坐标极轴的夹角θ=30°。这一演算直观展现了牛顿运动定律的精准性——仅凭少数公式,就能在黑板上规划出上亿公里的星际航线,为人类探索新家园提供科学指引。
第三个方向是太阳系外探索。1977年,美国发射的旅行者1号和旅行者2号探测器,开启了人类迈向深空的征程。两款探测器均借助引力弹弓效应实现增速。张朝阳解释:“引力弹弓的核心是参照系的变换。就像乒乓球飞向球拍,在球拍参照系中,入射速度与出射速度大小相等;但在地面参照系中,乒乓球会获得球拍传递的部分速度,这就是引力弹弓的原理。”
借助引力弹弓效应,旅行者1号和旅行者2号先后穿越日球层,驶向不同的深空方向。1990年,旅行者1号在距离地球60亿公里处拍摄了一张太阳系照片。照片中,地球仅占不到一个像素,如同漂浮在宇宙中的蓝色尘埃,却承载着人类唯一的家园。
科学探索需立足扎实基础火星移民仍需长期探索
随着新年钟声敲响,张朝阳向现场观众和直播间网友送上新年祝福:“希望大家在新的一年里平安健康、生活顺遂,能够学习新知识,完成有价值、有成就感的事。”同时,他也为大家树立新年目标提供建议:明确自身的人生方向与价值观,做通达理智、能合理调控情绪的人。

演讲尾声,现场互动热情依旧高涨。一位同济大学学生结合科幻电影《星际穿越》中“用虫洞飞出太阳系”的情节与张朝阳交流。对此,张朝阳表示,科幻与科学存在本质区别,公众应先了解严肃的科学推演,把握核心物理思想后,再进行合理的数值估算——正如费米当年用简单工具估算原子弹爆炸当量那样。“无论是数值估算还是科幻创作,都需要建立在扎实的科学基础之上。”
现场观众还围绕太空探索事业展开提问。有观众担忧地球资源消耗速度,询问是否需要加速太空开发。张朝阳回应,火星移民目前仍处于远景探索阶段,火星缺少磁场和大气的环境限制,使得当前阶段更适合通过机器人开展资源采集工作。此外,现场还探讨了利用彗星实现引力弹弓加速、借助太阳光压推进航天器等多种航行方案的可行性。
科普应坚守精确性知识直播构建传播新仪式
跨年演讲后的媒体采访中,张朝阳透露,“我们所居住的太阳系”这一主题是近两周才最终确定的。一方面,“星际访客”3I/ATLAS彗星造访太阳系引发学界与公众广泛关注,他此前在物理课直播中已围绕这一热点讲解过双曲线轨道;另一方面,天文领域受众基础广泛,是科普传播的优质方向。
张朝阳认为,学习物理具有多重价值:既能帮助理解全球变暖、极光等宏观自然现象,也能解释火锅粉丝更辣、关门时出现回弹等生活细节,更能满足人类对未知的好奇心。他强调,科普工作应立足精确的数学计算,而非追求噱头式表达。因此,四年来,《张朝阳的物理课》始终坚持“严肃推导”的核心特色,偶尔的角色扮演仅为辅助传播的小环节。
作为企业管理者,张朝阳表示,物理课直播既是为了推动搜狐视频内容生态的繁荣,也希望带动更多知识类创作者入驻。“要做好内容平台,我需要亲身参与创作,深入理解产品逻辑,明确发展方向。”

四年间,《张朝阳的物理课》已开展270场直播,累计在线时长超26000分钟。这种传统授课与新媒体传播结合的模式,已产生显著的知识传播效应。张朝阳介绍,目前多个知识平台上的不少物理内容均源自该课程,相关视频与文字资料被纳入人类知识储备体系,具有长远的社会价值。他感慨:“在视频自媒体时代,开展物理知识传播具有特殊的仪式感;在跨年之际与大家共同学习新知,更是一种有意义的跨年方式。”
正如张朝阳在演讲开场时所说:“当新年的第一缕阳光抵达地球时,回望今晚的知识探索之旅,我们会更深刻地感受这份跨年的意义与仪式感——因为我们不仅知晓了太阳系的日常运转,更理解了其背后的科学原理。”