穿过空心地球外壳时会出现重力反转,这个剧情就是个bug,多半是编剧物理水平不过关带来的,现实宇宙压根就不是这么回事。
当你处于一个均匀的空心球壳中时,你是感觉不到重力的,因为各个方向球壳对你产生的引力恰好互相抵消,这个现象称为壳层定理。所以根本就不存在电影里所说的重力反转现象。
这个定理用中学知识就能理解了。用下图中的圆代表一个薄球壳的截面,假如此时你处在P点。那么你受到的重力,可以简单的看成球壳各个部位对你产生的引力之和。
而我们要做的,就是把球壳各个部位看成一个个小碎片,分别计算这些碎片产生的引力。
首先,在球面上随便选取一块很小的壳层,就叫碎片1好了。假设碎片1的面积为A1,距你的距离为r1。根据万有引力公式可知,碎片1对你的引力正比于面积A1(质量正比于面积),反比于距离r1的平方,即:
从碎片1边缘上的所有点出发,分别向P点拉一条直线,并延长只球壳的另一面。我们会得到另一个壳层碎片2。按上面的思路,碎片2对P点的引力正比于:
从几何上很容易得出 。也就是说,g1和g2大小相等,方向相反,正好完全抵消。
很显然,你在球壳上任意取一块碎片1,都能找到一块与之唯一对应的碎片2,产生上述引力相消。因此,整个球壳对P点的引力之和为0。
注意P点是随便取的,因此上述结论适用于薄球壳内的任意点。而厚球壳可以看成多个薄球壳的累加。因此,只要球壳的质量是均匀分布的,其空心部分的引力肯定是0。
所以,当主角团通过隧道逐渐深入地心时,他们感受到的重力是逐渐降低的,抵达中空地区的时候恰好达到0,并不会出现什么重力反转。
其实地心出现重力反转这个剧情,在2012年的电影《全面回忆》中也出现过,我这一口槽憋了好久终于找机会吐出来了。
《哥斯拉大战金刚》其实就是个无脑爽片,物理上的bug数不胜数,没必要细究。