據說物理不好的人看不懂《星際穿越》,是真的嗎?
毫無疑問,《星際穿越》是一部非常優秀的科幻巨作,背後還有今年剛剛獲得諾貝爾物理學獎的基普·索恩(在發現引力波方面做出重大貢獻)作為科學顧問。不過,這並不是說沒有高深的物理知識就看不懂《星際穿越》,影片中並沒有涉及十分複雜的物理學理論,其中大部分概念都是在科幻或者科普讀物中出現過,下面就來簡單介紹一下。
蟲洞
在影片中,地球植物遭遇枯萎病,人類生存面臨絕境。為了尋找第二家園,庫珀一行人踏上了星際征程。然而,那時人類的宇航科技還不高,根本無法飛到太陽系外去找尋其他世界。身處絕境之際,人類卻在土星附近意外地發現了一個蟲洞,通過這個蟲洞就能實現超遠距離的星際航行。雖然宇宙空間十分廣闊,但蟲洞可作為連接遙遠時空的通道,穿過其中就能從宇宙的一邊瞬間飛到宇宙的另一邊。
引力時間膨脹效應主角一行人穿過蟲洞之後,先是造訪了一顆環繞黑洞運動的行星——米勒行星。由於米勒行星極度接近黑洞,潮汐作用十分強烈,所以這顆行星上出現了驚天巨浪。此外,根據廣義相對論,靠近黑洞的米勒行星由於受到強大的引力作用,其時間流逝速率遠遠慢於地球,這顆行星上的一小時相當於地球上的七年。由於庫珀多次近距離靠近黑洞,引力時間膨脹效應最終使得他回到地球時,女兒變得比自己老很多。
五維時空我們所能感知的世界是四維時空,即三維空間加一維時間。庫珀在落入黑洞之後進入了她女兒卧室的五維時空之中,由於多了一個時間維度,他可以隨意翻閱在這個房間內的任意一個時刻。但高維和低維無法進行直接的溝通,只有引力才可以跨越維度傳遞信息。於是,庫珀通過引力把黑洞視界之內的數據傳給了他女兒。利用這些數據,庫珀的女兒成功解決引力問題,帶領全人類擺脫地球引力的束縛,最終得以拯救世界。
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