
人类是天生的探险家,我们挺进未知领域探索未知,我们几乎标出了地球上的每一寸,但要踏足另一个星球,超出我们的太阳系,这,是未来的梦想。在电影《星际穿越》中,梦想变成现实。
电影《星际穿越》讲的是对新世界和人类命运的探索,值得一提的是,《星际穿越》听起来像是科幻片,但这部影片的基础根植于真正的科学,并且,著名天体物理学家 基普 索恩 参与拍摄了此片,他是天体物理学、引力波以及时空扭曲理论领域的权威。《星际穿越》中最重要的特点之一,就是科学完全嵌入影片。下面请跟着绝密影视官一起,解读《星际穿越》中你读不懂的星空奥秘。
时空:首先给大家说一下时空的概念,当我们到一个遥远的地方旅行时,我们不仅在空间中穿梭,而且在时间上穿梭,在大约一百年前,科学家还始终相信时空是完全分开的,直到爱因斯坦推翻了这个观念,爱因斯坦其中一个伟大洞见就是:时空是相互关联的。有人说:你有时间,他有空间。爱因斯坦却说:只有一个东西,我们称之为时空。时空可以改变、可以移动、可以弯曲、可以扭曲 。他的相对论指出,时间就像是一个柔性织物,所有物体都嵌在它里面:太阳、行星、包括我们。而时间扭曲的后果,就是我们所说的万有引力,物体越大,时空扭曲就越大,也就是说,物体越大,万有引力就越大。而引力越大,时间流逝的速度就越慢。就比如GPS卫星定位系统的时间运行速度每天比地球快大约38微秒,所以地面上时间的运行速度不同于卫星轨道上的时间速度,这一事实非常重要。而《星际穿越》的艰难和心碎之源就是时间的相对性。我们经历的时间取决于我们在宇宙的什么地方。
虫洞: 而时空的弯曲提供了可以使星际旅行瞬间实现的捷径,那就是:虫洞!
虫洞是科幻片的基本特征,但他们都基于真正的科学。爱因斯坦的相对论规定了时空的弯曲,而且说虫洞可能存在,也可以存在,虫洞是时空可以弯曲的特殊途径,就像是连接空间两部分的小隧道,但案因斯坦的方程式也预言,如果虫洞自然形成,她可能会像亚原子那么大,并在几分之一秒内封闭。而科学家有根据的预测,虫洞无法存在于我们的宇宙中。但他们相信,虫洞会允许我们穿越到遥远恒星的这一概念。而虫洞看起来究竟该是什么样子呢?差不多就是太空里的一个洞,它位于无形的表面,你看到物体沿着各个面塌陷,并且就和消失在漏斗中一样。虫洞是空间里的三维洞,如果你在三维空间画一个圈,并把它描绘出来,你会得到一个球,所以虫洞差不多感觉就像是一个水晶球悬浮在空间。
黑洞:在《星际穿越》中,宇航员进行了巨大的信仰飞跃,超越虫洞时,宇航员将面临更加艰巨的挑战,航行于黑洞的极大危险中,那么所说的黑洞又是什么意思呢?
黑洞的理论由爱因斯坦的方程式预言,但物理学家质疑他们是否存在,黑洞就是一个奇怪的野兽,如果拿一个黑色的球比较,它除了一个弯曲的时空,什么也没有的表面,黑洞的引力异常强大,以至于任何东西掉进里面永远也回不来,就连光也无法从里面发射出来。黑洞绕着他的轴线旋转,将它周围的空间拖拽到飞快旋转的运动,将恒星和行星拉入轨道,距离黑洞越近,引力就越大,当到达黑洞的边界,任何东西都不会逃脱,并永远的消失。黑洞自身不会发光,但掉落在黑洞上的尘埃和气体会升温并放出X射线。科学家认为,在每个银河系的中心,都有一个非常巨大的黑洞。
《星际穿越》中当库伯在进入黑洞时,整个身体都被拉伸,并被潮汐力从侧面挤压。但事实上我们知道的物理定律在黑洞中都会失效。
引力波:有一个时段,大约在140亿年前,那时候的宇宙一切都紧挨着彼此,宇宙中物质的密度也是极大,有一股强大的力量,触发了太空自身的膨胀,比光速还要快,科学家称作为:宇宙膨胀说。并且这种膨胀在太空形状上引起了波动,并放大了他们,是他们变得更加强大,在时空结构上产生了连波,这就是所说的“引力波”。
五维空间:《星际穿越》高潮部分,主角坠入一个高级智慧生命为他打造的仿五维空间中,他可以通过这个空间与女儿达成沟通,以自己的行动影响另一条时间线。传统物理学的空间概念,就是立体三维空间。也就是我们现在生活的世界,爱因斯坦相对论认为,空间和时间可以相互转化,时间是空间的另一种方式,因而传统的三维空间加上一维时间,成了四维空间。而四维空间还应加上层次一维,就是五维空间,任何真正的系统都是五维空间,而五维空间的任何一维都可以和其他四维相互转化。五维空间即时间、空间、层次的统一。在五维空间宇宙观中,时间、空间、层次是对称的。对称空间观是五维空间观的本质,五维空间观是对称空间观的展开。所以对称空间观就是五维空间观。我们用空间直角坐标系来表示五维空间时,空间时间各为横轴和纵轴,再加上速度为竖轴,即可形成五维空间参照系。从三度空间观到四度空间观到五维空间观,是物理学发展的自然历史过程。
