《火星救援》（The Martian）這本暢銷小說裡面的各種科學原理是正確的嗎？

11-30

這是部硬邦邦的科幻，其中的技術、路線、日期和估算等，都是經得住驗證的。
連 NASA 的宇航員都對小說的硬度感到不可思議。現在作者和 NASA 打得火熱。

科幻畢竟是幻，因此一定有虛構的，不符合「科學原理」的地方。
但與那些自稱很硬卻不容較真的科幻不同，作者非常清楚哪裡是虛構，也願意討論。

最出名的虛構情節，就是開頭的風暴。由於大氣密度遠低於地球，火星上的風最多能達到地球上三級風的威力，不可能造成小說開頭那樣的破壞。在 Google 的演講中，在對 Elon Musk 的回應中，以及其他多個場合，作者都提到這是個刻意的錯誤，為的是製造悲劇情節。

小說中的技術，全都是已經實現，或人類已經有能力實現的。不過在接受 Adam Savage 的採訪時，作者指出小說中輕便的宇航服太超前了。事實上，他本人認為未來四五十年內不可能出現這樣可以自行穿戴、彎腰打滾、重體力活和精密操作都毫無壓力的宇航服。

（2015 年 8 月 22 日補充）
小說不怕數學計算，很難得。不過計算非常粗略，難免發生錯誤。比如知乎上 @Di Qi 指出生成水的計算有問題。誤差什麼的是小事，但是整個化學反應的描述混淆了液體和氣體，計算中將液化氣體的體積與分子量等同。具體分析見這篇博客。

火星的日出日落都是藍色的。

不能種植蘑菇的嗎、
這個製作蛋白質在火星實際嗎
著作權歸作者所有。
商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。
作者：花塢蘋汀
鏈接：已知的耐高溫物種有哪些？有沒有能耐得住100度高溫的生物？ - 花塢蘋汀的回答
來源：知乎

水熊是也！
先上萌圖！

水熊也稱水熊蟲（Water Bear），是對緩步動物門生物的俗稱。有記錄的大約有900餘種，其中許多種是世界性分布的。甚至在喜馬拉雅山脈（6000m 以上）和深海（4000m 以下）都可以找到它們的蹤影。此外還發現水熊可在真空和太空中生存。[1]
水熊是地球上生命力最強的生物，要殺死水熊是極為困難的。水熊體型極小，必須用顯微鏡才能看清它的面貌。它幾乎遍布全球，主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數種類生活在海水的潮間帶。
生命力實驗
冷凍：-200攝氏度能夠存活若干天，-272攝氏度能夠存活2分鐘。
高溫：181度高溫下存活2分鐘。
放射能：在5700格雷強度的放射線下存活良好。(1格雷放射線相當於5000台胸透儀的放射強度，10~20格雷強度的放射線就能輕易殺死人類或者地球上大部分的動物。)
真空：在真空中依然能存活下來。
壓強：可以經受住600兆帕斯卡的壓強，最深的馬里亞納海溝水壓的6倍也無法把它壓扁。
生命力研究20世紀20年代，德國佛萊堡大學的拉姆把處在隱生現象的水熊蟲分別放在150度(只有厭氧菌跟水熊蟲才能處在如此高溫下)和零下200度(接近絕對零度)的環境，結果發現不論在什麼情況下，只要恢復常溫並給予水分，水熊蟲就會復活並再度開始緩慢地步行。
能承受5.7萬倫琴的X射線輻射(500倫琴即可殺死人類)，原子彈的輻射對它無效。
日本神奈川大學科學家在研究中發現，水熊蟲能身處6億帕斯卡的壓強下而安然無恙，這一壓力為大氣壓的6000倍，是絕大多數生物、包括細菌所能承受的壓力極限的兩倍。
有研究報告指出，把收藏在博物館的存在達120年的苔蘚類標本添加水分後，其中的水熊蟲又恢復活動狀態。
水熊蟲這種生物的生命力比蟑螂還強，科學家曾經在鹽礦中發現已冬眠了數百年的水熊蟲，給予水分和營養後，能夠醒過來並繼續正常的生理活動。
生存能力：
緩步動物門具有全部四種隱生（Cryptobiosis）性（即低濕隱生Anhydrobiosis、低溫隱生（Cryobiosis）、變滲隱生（Osmobiosis）及缺氧隱生（Anoxybiosis）），能夠在惡劣環境下停止所有新陳代謝。緩步動物也因此被認為是生命力最強的動物。在隱生的情況下，一般可以在高溫（151°C）、接近絕對零度（-273.15°C）、高輻射、真空或高壓的環境下生存數分鐘至數日不等。曾經有緩步動物隱生超過120年的記錄。
低溫隱生
低溫就會引起低溫隱生。緩步動物能先被冷凍再經解凍而復甦，而且不會對身體造成損壞。1975年Crowe將活動狀態的Macrobiotus areolatus放到2毫升-20°C的水中。所有實驗動物立刻進入小桶狀態。在4°C的水中解凍只需要一分鐘。80%的動物成功蘇醒。
低濕隱生
這是最常見的隱生形式，當陸生的緩步動物生活環境開始缺水時即會發生。但當它們再次接觸到水的時候，它們能在很短時間之內重新活動。包括陸生緩步動物在內，只有它們身處水中才能存活。如果周邊液體被稀釋甚至低於體液濃度時，緩步動物就會蜷縮成桶狀。背側的甲片會層疊在一起，甲片之間的彈性角質層會收縮。進入所謂的「小桶狀態」(Cask Phase)。
進入「小桶狀態」的首要原因是缺氧。實驗中停止通風，緩步動物會收縮。但在水中肌肉的收縮狀態不能持久。所以「小桶」遇水即會重新舒展，但個體會立即進入窒息狀態（Asphyxia）。
緩步動物能渡過缺水期有前提，就是該過程是緩慢進行的而且空氣濕度不能太低。乾燥過程太快，緩步動物就沒有時間去收縮。作違背該前提的實驗，可以觀察到緩步動物緊壓在地表，很難復甦。
缺氧隱生
缺氧隱生發生於緩步動物周遭液體含氧量低於一個閾值。開始的時候緩步動物先收縮，但後來就會伸展到最大狀態，同時也是窒息狀態，而且它們已沒有能力排出進入體內的水分。一些種類能在缺氧狀態下存活五天。缺氧隱生時緩步動物的新陳代謝狀態不明。
變滲隱生
變滲隱生還沒有很好的被觀察到。變滲隱生是因為環境的滲透壓升高引起的。Macrobiotus bufelandi在0.4%的鹽溶液中仍然能活動。在15%的鹽溶液中它會在9秒之內進入小桶狀態。Echiniscoides sigismundi在淡水中會窒息，但若在三天內將它重新放到海水中，它就會蘇醒過來。
胞囊形式
在包囊中渡過困難時期並不算是隱生的一種。
在苔蘚和乾草間生活的，特別是淡水生的種類能夠通過這種胞囊的形式渡過困難時期。在這種狀態下緩步動物會縮小成只有原來20%到50%的體積,降低新陳代謝甚至分解部分器官。該過程伴隨有三次連續的蛻皮，結束的時候，動物就會被多層角質層外殼所包繞。在這種狀態下緩步動物能存活一年。當環境改變回來，該個體能在6到48小時內脫殼而出。
胞囊的形成只會在水中發生。它遠不如小桶狀態那樣具抵抗能力，而且其水分含量也決定了其不具有抗高溫能力。
生存狀況
德國科隆-波爾茲宇宙醫學研究中心研究員、參加本次研究的天體生物學家之一
太空中的水熊
彼得拉·雷特貝格說，「我們發現，這兩種緩步類動物在太空環境中都生活得很好，和在地面上沒有多大區別。但是遭受太空環境和太陽輻射雙重考驗後的樣本，存活率很低。」實際上，當最終被放回水中的時候，暴露在太空環境和太陽輻射雙重考驗下的緩步類動物只有10%存活了下來，並且，所有的幼蟲都沒有孵化出來。但是，榮松說，「儘管如此，這也是人類迄今為止發現的第一種在雙重暴露下，仍然有樣本存活的動物。」雷特貝格推測，可能是緩步類動物的外層，即皮層，可以幫助它們抵禦太陽輻射。
研究人員稱，和微生物細菌耐輻射奇球菌一樣，緩步類動物肯定也有一種細胞機理——可以修復輻射的傷害，或者直接抵禦太陽輻射。榮松說，「在遭受太陽輻射的時候，沒有數據顯示緩步類動物的體內在發生變化。所以，我們不知道太陽輻射對它們的傷害有多大，它們又是怎樣修復這些傷害的。」實驗表明，至少有一些動物可以在嚴酷的太空環境下毫無屏障地存活。在這個「超級堅強」動物的名單上，還包括輪蟲類、線蟲類(蛔蟲)、可抗乾燥的昆蟲幼蟲，還有甲殼類如鹽水蝦。科學家發現，所有的這些「超級動物」都和緩步類動物一樣，具備高度抗乾燥的能力。一部分緩步類動物賴以生存的地衣類植物也可以在太空環境下生存。榮松說，「如果保護這些緩步類樣本遠離太陽輻射，它們可以在太空中存活幾年。但是問題是，飛船進出大氣層時會產生巨大的噴射力，這些樣本也受到了影響。」飛船進出太空大氣層產生的灼熱感和一個石塊進出行星大氣層產生的摩擦大致相當。
星際旅行可能會花費幾百萬年的時間，人類並沒有能力進行如此長期的實驗。但是，至少有一部分緩步類動物在星際旅行最開始的10天里可以完好地生存。測驗緩步類動物生存能力的真正問題是尋找一個合適的環境。榮松說，「只要找到一個比太空溫和一些的環境，緩步類動物就可能繁殖、生存。」摘自百度

太陽神飛船和赫爾墨斯對接的時候就像汽車倒車入位一樣，宇航員用手勢指揮著就對上了！

我覺得當時應該配點台詞：「打死打死！再來點！好了！回輪兒吧！」

---------------------------------------------------
謝謝評論區提醒，這個bug只在電影里出現，書里沒有。

電影裡面的硬傷我是找不出來，但是小說原著裡面關於液體摩爾體積的計算是不是太兒戲了…
注意下文劃線部分：

以及：

學過化學的知友們都清楚：在標準大氣壓下，氣體的體積是和分子數量成正比的——可是文中明確講了是液氧和液氮，液體可不能這麼算啊。

另外，出於私心為電影報抱個不平：
很多知友詬病「電影最後一段狗尾續貂」…我倒是覺得呆萌坐在公園長椅上俯身輕撫幼苗的那一幕特別觸動我。
火星營地里的那一株：

回到地球，公園長椅下：

這段是書中沒有的。但因為有了這個「細節」，整部電影對生命的關懷和思考都上升到了另一個高度。

【圖片來自豆瓣『火星援救』電影主頁】

這本書拜讀過了，寫的真好，沒什麼毛病，就是環形山翻車那事我有點不信，主要是對火星車的質量感覺不可思議。

建議和另一本《趕往火星》一起看，這本是真正的可行性計劃，《火星任務》里很多事情都是參考這個的，比如先派無人飛船去建能源基地，然後派人去收穫，收穫的時候順便再放無人飛船準備下一個行動，比如離子發動機，重力模擬之類。

原著最後的QA里作者提到小說原本是一邊寫，一邊發布，一邊接受讀者(包括科學家)的意見並修改。寫完以後把很多bug都改了。所以回答是，yes, 正確。

正在看小說，純文科出身覺得蠻好看的，主人公的幽默和樂觀讓書與眾不同

貼一個原作者發布的他公開的資料，包括圖片，視頻，和文檔。
Index of /martian

大部分還算比較靠譜，有些可能目前實現起來有困難或是有更靠譜的辦法。但也有部分錯誤。當然，有些錯誤是為了劇情考慮，可以理解。例如，火星上的風暴，其實不會跟書中描寫的這般，這是地球上的颱風，火星氣壓非常低，風暴不會吹的飛沙走石天昏地暗，因為風暴破壞能力跟氣壓，也就是大氣密度的關係還是很大的，不僅僅是風速。還有，提前跑到火星上製造燃料的技術，沒看懂是什麼原理。外，火星土能不能種土豆沒人知道，不過也不算錯誤

持有不同意見。看科幻看的是作者幻想出的不同於人類既定的宇宙定律。一種幻想的合理性。

其實從某些角度而言，並沒有什麼真正的硬科幻。
科幻涉及的都是比較大而廣的想法、構思。
然而每一個理論和構思，在具體實施的時候要遇到的各種工程難題，技術細節，才是難的地方，大部分的硬科幻其實都把這個層面的東西給剝離了。
所以電影就權當電影看看吧，過個癮就好。
要較真？自己家裡開一片土出來看看能不能種土豆吧。