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海都讯看完《星际穿越》已经三天了,与大多影迷一样,记者的亢奋劲还没有过去。“虫洞”、“黑洞”、“多维空间”、“时间膨胀”……各种问题不时地冒出来,恨不得抓住一个人就想讨论电影中的情节,很多人都想再看第二遍或第三遍。记者近日采访航空天文专家,一些谜底可以揭开,有科学依据,有部分情节只能自圆其说。
什么是虫洞?
是时空隧道,能进行时空穿越
片中,今年奥斯卡影帝马修·麦康纳饰演的库珀是一名优秀的宇航员。由于环境恶化,人类社会发生剧变,他不得不回家种地,成为一名农民。然而,库珀的女儿墨菲意外发现了来自太空的星际坐标,于是库珀便向着太空出发了。
库珀的出行当然不是简单的太空漫游,他带领一帮科学家探索另一个未知星系里可能适宜人类生存的星球。这些先驱花了两年时间才飞到土星。土星与地球的平均距离差不多是地球到太阳的9倍多,有十几亿公里。但是之后他们仅用了很短时间就突然到了距离地球100亿光年的另一个星系!是的,他们穿越了,通过虫洞。
科学提示:在现实生活中,虫洞只是科学家的一个猜想,至少目前以及可以预见的未来还不会出现,仍然停留在爱因斯坦等“超强大脑”的理论推测中。英国皇家天文学会教授马丁·巴斯托在接受采访时就表示:“我不认为虫洞真实存在。解释虫洞的工作原理仅限于科幻范畴,没有任何直接证据证明宇宙中存在这种东西。我们对黑洞有一定了解,但对于连接空间不同区域的东西,我们还只是提出想法并且是非常初级的想法。从电影的角度讲,虫洞这种东西在影片中必须存在,否则影片的情节便无法推进。”
什么是黑洞?
有强大引力的超高密度天体
如果找不到虫洞,那就无法穿越了吗?电影给了另一个办法:如果你非要不走寻常路,还可以通过黑洞实现穿越。“黑洞”可以说是电影最大的亮点之一,拍摄过程中,电影创作人员向世界著名物理学家——美国加州理工学院的基普·索恩取经。在视效小组的齐心努力下,《星际穿越》成为科幻片史上对黑洞的呈现最具有科学准确性的影片。
科学提示:巴斯托表示:“你可以环绕黑洞飞行,但前提是不能靠得太近。在进行天文学研究时,我们观测到大量环绕黑洞的系统,通常是带有恒星的系统。你能够观测到这些系统,但如果进入黑洞的事件穹界,可怕的物理学现象便会出现,你会螺旋坠落,直至被黑洞吞噬。”
简单来说,黑洞是宇宙中有着强大引力的超高密度天体,任何物质只要超过黑洞外围的“视界”,都将被吸入黑洞,并且有去无回。
什么是相对论?
你的速度越快,相对时间就变慢了
索恩和电影视效部门将有关黑洞的数学数据和爱因斯坦的著名方程式进行视觉再现。为了让观众更直观地了解黑洞,他们采取了一个巧妙的做法,在黑洞后面“部署”一颗恒星。在强引力场的作用下,时间流逝的速度大大放慢,强烈的时间扭曲使得这颗行星表面1小时等于地球上7年,男女主角在靠近黑洞的行星上待了几小时,经历了一起平地而起的巨浪后,再回到飞船上,当年的同伴已经白了胡子,说他已等了他们23年,女儿也已长大23岁。
科学提示:根据爱因斯坦的相对论,如果速度越快,那么相对的时间就越慢,所以假设人可以以接近光速做宇宙旅行,那么对他们来说,时间就变慢了,而地球上正常生活的人们仍然按照原来的时间新陈代谢,生老病死。
等空间旅行者回到家,他们的生理年龄可能比实际年龄看上去小得多。对此,巴斯托也表示:“这种现象已经得到验证。例如,登上月球的宇航员移动速度超过地球上的任何人,他们的衰老速度略慢于地球上的任何人,但还没有达到显而易见的程度。不过,如果你的速度接近光速,你便能注意到这种影响。”
巨浪是怎么形成的?
与地球的潮汐一样
电影里着陆的第一个星球是米勒星球,相信看过刘慈欣的科幻小说《海水高山》的同学会非常激动。千米级巨浪很好地诠释了“排山倒海”的气势。这么高的浪是怎么来的?一个比较自然的解释是来自黑洞的潮汐力(引力在星球不同部分的差,减去星球本身的加速度产生的惯性力之后,会在星球靠近/远离黑洞的两端产生拉伸的作用,譬如地球的潮汐就主要来自月球的引力)。
不过影片中的浪来势之凶猛,形态之突兀,远不像一般的潮汐。在地球上,由于地形限制,潮汐有时候可以达到5米级的高度(例如钱塘江入海口的喇叭口造型),也许我们的主角们刚好降落在某个峡湾当中,迅速收缩的海底地形把平和的潮汐给“挤”成了电影中陡峭的造型。
多维空间怎么回事?
连专家都很难解读
就在库珀从飞船中弹射出来不久,他落入了一个由他家书房组成的多维空间里。这一段情节对剧情发展很重要,但连专家都很难解读,只能自圆其说。这是一个四维超正方体在三维空间的投影,刚好和库珀家的书房重合。宇宙中相距百万光年,在多维空间里也许只有数米,从黑洞到地球瞬间就可以返回,而那个时间维度又可以轻松让库珀通过引力影响过去(譬如风沙落地的痕迹),最后通过引力操纵手表的指针,传递给女儿地球内部关于量子引力的关键信息,最终使得人类得以操纵引力离开地球。这一段其实是影片最煽情的:能够穿透不同维度的,除了引力,还有爱。