揭秘:他們以為只是三個小時,不料卻過去了20年
人類是天生的探險家,我們挺進未知領域探索未知,我們幾乎標出了地球上的每一寸,但要踏足另一個星球,超出我們的太陽系,這,是未來的夢想。在電影《星際穿越》中,夢想變成現實。
電影《星際穿越》講的是對新世界和人類命運的探索,值得一提的是,《星際穿越》聽起來像是科幻片,但這部影片的基礎根植於真正的科學,並且,著名天體物理學家 基普 索恩 參與拍攝了此片,他是天體物理學、引力波以及時空扭曲理論領域的權威。《星際穿越》中最重要的特點之一,就是科學完全嵌入影片。下面請跟著絕密影視官一起,解讀《星際穿越》中你讀不懂的星空奧秘。
時空:首先給大家說一下時空的概念,當我們到一個遙遠的地方旅行時,我們不僅在空間中穿梭,而且在時間上穿梭,在大約一百年前,科學家還始終相信時空是完全分開的,直到愛因斯坦推翻了這個觀念,愛因斯坦其中一個偉大洞見就是:時空是相互關聯的。有人說:你有時間,他有空間。愛因斯坦卻說:只有一個東西,我們稱之為時空。時空可以改變、可以移動、可以彎曲、可以扭曲 。他的相對論指出,時間就像是一個柔性織物,所有物體都嵌在它裡面:太陽、行星、包括我們。而時間扭曲的後果,就是我們所說的萬有引力,物體越大,時空扭曲就越大,也就是說,物體越大,萬有引力就越大。而引力越大,時間流逝的速度就越慢。就比如GPS衛星定位系統的時間運行速度每天比地球快大約38微秒,所以地面上時間的運行速度不同於衛星軌道上的時間速度,這一事實非常重要。而《星際穿越》的艱難和心碎之源就是時間的相對性。我們經歷的時間取決於我們在宇宙的什麼地方。
蟲洞: 而時空的彎曲提供了可以使星際旅行瞬間實現的捷徑,那就是:蟲洞!
蟲洞是科幻片的基本特徵,但他們都基於真正的科學。愛因斯坦的相對論規定了時空的彎曲,而且說蟲洞可能存在,也可以存在,蟲洞是時空可以彎曲的特殊途徑,就像是連接空間兩部分的小隧道,但案因斯坦的方程式也預言,如果蟲洞自然形成,她可能會像亞原子那麼大,並在幾分之一秒內封閉。而科學家有根據的預測,蟲洞無法存在於我們的宇宙中。但他們相信,蟲洞會允許我們穿越到遙遠恆星的這一概念。而蟲洞看起來究竟該是什麼樣子呢?差不多就是太空里的一個洞,它位於無形的表面,你看到物體沿著各個面塌陷,並且就和消失在漏斗中一樣。蟲洞是空間里的三維洞,如果你在三維空間畫一個圈,並把它描繪出來,你會得到一個球,所以蟲洞差不多感覺就像是一個水晶球懸浮在空間。
黑洞:在《星際穿越》中,宇航員進行了巨大的信仰飛躍,超越蟲洞時,宇航員將面臨更加艱巨的挑戰,航行於黑洞的極大危險中,那麼所說的黑洞又是什麼意思呢?
黑洞的理論由愛因斯坦的方程式預言,但物理學家質疑他們是否存在,黑洞就是一個奇怪的野獸,如果拿一個黑色的球比較,它除了一個彎曲的時空,什麼也沒有的表面,黑洞的引力異常強大,以至於任何東西掉進裡面永遠也回不來,就連光也無法從裡面發射出來。黑洞繞著他的軸線旋轉,將它周圍的空間拖拽到飛快旋轉的運動,將恆星和行星拉入軌道,距離黑洞越近,引力就越大,當到達黑洞的邊界,任何東西都不會逃脫,並永遠的消失。黑洞自身不會發光,但掉落在黑洞上的塵埃和氣體會升溫並放出X射線。科學家認為,在每個銀河系的中心,都有一個非常巨大的黑洞。
《星際穿越》中當庫伯在進入黑洞時,整個身體都被拉伸,並被潮汐力從側面擠壓。但事實上我們知道的物理定律在黑洞中都會失效。
引力波:有一個時段,大約在140億年前,那時候的宇宙一切都緊挨著彼此,宇宙中物質的密度也是極大,有一股強大的力量,觸發了太空自身的膨脹,比光速還要快,科學家稱作為:宇宙膨脹說。並且這種膨脹在太空形狀上引起了波動,並放大了他們,是他們變得更加強大,在時空結構上產生了連波,這就是所說的「引力波」。
五維空間:《星際穿越》高潮部分,主角墜入一個高級智慧生命為他打造的仿五維空間中,他可以通過這個空間與女兒達成溝通,以自己的行動影響另一條時間線。傳統物理學的空間概念,就是立體三維空間。也就是我們現在生活的世界,愛因斯坦相對論認為,空間和時間可以相互轉化,時間是空間的另一種方式,因而傳統的三維空間加上一維時間,成了四維空間。而四維空間還應加上層次一維,就是五維空間,任何真正的系統都是五維空間,而五維空間的任何一維都可以和其他四維相互轉化。五維空間即時間、空間、層次的統一。在五維空間宇宙觀中,時間、空間、層次是對稱的。對稱空間觀是五維空間觀的本質,五維空間觀是對稱空間觀的展開。所以對稱空間觀就是五維空間觀。我們用空間直角坐標系來表示五維空間時,空間時間各為橫軸和縱軸,再加上速度為豎軸,即可形成五維空間參照系。從三度空間觀到四度空間觀到五維空間觀,是物理學發展的自然歷史過程。

