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诺兰的新作「星际穿越」基于美国理论物理学家基普·索恩的理论成果,而他的理论成果基本都在他的著作「黑洞与时间弯曲」一书中,本文的科学知识基本都是我在这本著作中看到总结的。
该片剧情将涉很多的科学概念,包括虫洞、黑洞理论、相对论,万有引力等等。一、黑洞基帕·索恩在「黑洞与时间弯曲」这本著作的开篇讲了一个一支太空探险队在太空中探索黑洞的经历,故事挺无趣的,基本上就是形象地说了现代科学家对黑洞的研究成果:1.什么是黑洞黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天体,假如太阳质量不变,大小却变成乒乓球那样,这就是太阳坍缩成了黑洞。
黑洞的特点就是有进无出,即:
①任何东西都可以掉进黑洞,黑洞外围有一层“事件视界”,任何东西只要过了这个“视界”,都要掉进黑洞。
②任何东西都不可能从黑洞里逃出来,包括光。
另外,因为没有光从黑洞逃出,故无法直接观测黑洞,但是从物体被黑洞吸入之前放出的紫外线、X射线等边缘信息可以获取黑洞的存在。2.黑洞潮汐力一只很大的飞船飞向一个天体,飞船头部距离天体比较近,受到的引力比较大,而尾部距离天体比较远,受到的引力比较小,头部和尾部的引力大小的差距,就会在飞船中间产生撕扯的拉力,这个拉力就是潮汐力。
如果天体是黑洞,质量非常大,飞船距离黑洞距离越小时,造成的引力差就会越大,这就是黑洞潮汐力。这个力甚至可以把飞船撕成碎片。飞船里的宇航员也同样会受到潮汐力的作用,
对于一般我们接触的物体,即使我们到达它的表面所产生的潮汐力也没有多大,但是,如果是黑洞这种超大质量超大密度的天体,则有可能产生很大的潮汐力将物体撕碎。
这个感觉很有可出现在电影剧情中。(其实第一个星球上的巨浪就是由黑洞巨大的潮汐力造成的。)

二、虫洞

下面就说说「黑洞与时间弯曲」的第十四章虫洞和时间机器这一章的内容:
首先,基帕·索恩说了一件他的趣事:
1985年,基帕·索恩接到多年老朋友卡尔·萨根的求助。卡尔写了一本科幻小说,希望把小说里的科学理论写的准确一点,想让基帕·索恩指点一 下。基帕发现书中的女主角居然掉进黑洞然后时空穿越了,这是不可能发生的。于是基帕写信建议卡尔要依靠虫洞做星际旅行。卡尔欣然接受建议,那小说叫 「Contact」。后来被拍成电影叫「超时空接触」,也是马修主演,评价很好。
然后基帕·索恩开始讲虫洞:

1.虫洞在哪里

关于虫洞有三种说法:
一是虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径,就是一个苹果,虫子沿着苹果表面走远了,可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了,顾明思议,虫子为了抄近路而在苹果里挖的洞。
二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道,故在黑洞里能找到虫洞。(白洞:黑洞死亡会变成一个白洞,喷射出之前黑洞吸入的物质)
三是虫洞是时空隧道,能进行时空旅行。
没人见过虫洞,有人说我们周围到处都是虫洞,又有人说黑洞里有虫洞,基帕·索恩在书里又说我们可以自己构建虫洞。

2.负能量物质

虫洞在某个时刻产生,短暂地打开,然后关闭、消失。从产生到消失,时间极短,短到没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿到它另一个洞口。所以我们能利用虫洞进行时空旅行前提是有办法使虫洞一直开着,不让它消失。
基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞,使虫洞一直开着。这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样,它具有负能量。
要实现负能量其实并不难,参照系不同便可实现。在飞船以接近光速的速度接近虫洞时,虫洞周围的能量自然就成了负的。
故要进入虫洞,飞船的速度必须接近光速。

3.时间机器

假定我们能找到虫洞并且有某种负能量可以让它一直开着,那么虫洞就可以是一个时间机器。
飞船要进入虫洞,其速度要接近光速。
根据爱因斯坦的相对论原理,如果你在太空中的速度足够快,可以做到在太空中呆了几十天,地球上却已经过了几十年,做到古人所说的天上一天地上 一年,即如果你2014年坐飞船接近光束进行时空旅行一个月后,回到地球,这时发现地球已经是2044年,这就实现了穿越到未来。
故我们可以猜想剧情,等主角们穿越到其他星际空间完成任务后,回到地球,他们的儿女都和主角们一样大年龄了。
目前的科学理论表明,回到过去是不能实现的。

4.母子怪圈

虽然回到过去没有科学依据支持,但科幻片毕竟是科幻的,所以出现回到过去的剧情也是有可能的。
这时就有一个每部有关穿越时空的科幻片都面临的问题:
假如我有时间机器(虫洞或者别的),我就能够回到过去母亲怀我之前把她杀死。此时,母亲死了,我就不会出世,那又怎么会有我穿越时空来杀母亲呢?这时就有这样一个矛盾出现了。

对于这个矛盾,有两种处理方法:
①因果循环观点:历史不可改变,我虽然想杀母亲,但会有外界因素使我不能成功。或者说,过去某时某人死了,我回到过去想救某人,会有其他因素阻止我救人,甚至我的出现就是那个人死的原因。
②平行宇宙观点:时空不是唯一存在的,而是有无数个时空平行的存在,它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。这种观点普遍被人接受。那么我只 是穿越到另一个平行宇宙,杀死了那一个时空的母亲,并不影响我穿越前那个宇宙的母亲。也就是说我只是穿越到别的时空去了一趟而已,而不是回到过去或未来, 更无所谓改变历史。

星际穿越如果出现这种情况,诺兰会不会有什么不同于以上两种说法的新颖处理方法没有呢?

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