美國“燒腦大片”《星際穿越》正在熱映,這部電影的情節講述的是一個瀕臨毀滅的地球,絕望中的人類派出他們最後一批宇航員,試圖通過穿越時空中的隧道(蟲洞),找到一個適合生命生存的新的家園。但在欣賞精彩的科幻鏡頭的時候,一系列專業名詞卻讓很多觀影者“跪了”,更有人直呼“不好好學習以後連電影都看不懂了”(見14日本報B1版)。這些“傻傻分不清楚”的名詞到底是什麼意思?電影里所描述的場景是否能實現?記者採訪了遠在大洋彼岸的江蘇省天文學會秘書長、天體物理學家李旻,他在看完電影后表示,這隻是一部電影,內容所涉及的蟲洞、高維空間等,都是物理理論,是否真的存在,目前人類還沒能證明。揚子晚報全媒體記者 朱姝
  科學點贊
  有史以來最精準的黑洞模型
  可看到的人都沒法“活著回來”
  作為宇宙中最黑暗質量最密集的物質,黑洞點燃了不少人的想像力,為眾多科幻小說和電影提供了精彩的素材和設定。在這部電影里,黑洞其實是一個有史以來最精準的黑洞模型。這可是30個人,數千台計算機用一年的時間,製造了一個有史以來對黑洞面貌的最準確的模型。
  黑洞簡單的說,就是空間一個引力非常強,強到光都無法逃出來的一個點。從廣義相對論的角度,黑洞是個時空“奇點”,你可以認為在黑洞內時空凝固了。但是,物體進入黑洞是非常複雜的一件事,因為黑洞的引力太強了,所以物體才到它附近,就被吸在了一個巨大的繞著黑洞旋轉的盤上,這個盤叫吸積盤。我們都知道物質能轉化為能量,世界上能量轉換率最高的地方就是黑洞附近的吸積盤了。它的轉換模式就是初中學過的釋放引力勢能。以0.1克的水為例子,進入黑洞放出的能量可以殺死18億人。因此吸積盤上是幾百萬高溫的等離子體,放出大量的高能射線,比如X射線,伽馬射線。天文學家發現的第一個黑洞——天鵝座X-1就是一個強烈的X射線源,這個工作獲得了2002年的諾貝爾獎。
  如果真的有黑洞,那麼人類能夠在裡面存活嗎?“不能。黑洞的引力場非常劇烈並且快速變化。任何掉進黑洞的物體都會像意大利面一樣被黑洞的巨大引力拉伸,被撕扯成細細的一條物質。也就是說,任何物質或者任何人都無法在黑洞中幸存,通訊更是成為一種不可能。”天文專家說。
  不過,今年年初,著名宇宙學家霍金,曾通過論文指出在經典理論中黑洞是不存在的,他承認自己最初有關視界的認識是有缺陷的,並提出了新的“灰洞”理論,認為物質和能量在被黑洞困住一段時間以後,又會被重新釋放到宇宙中。因為對它所有的認識都只是理論,所以黑洞裡面是什麼樣子,物理學上尚無說法。
  天上一小時,地上已N年
  物理學家已證明“逆生長”可能!
  影片中這樣一個情節引起大家廣泛“吐槽”:永續號先到達米勒,在米勒上每度過一小時等於地球七年。庫珀、艾美莉亞和道爾一行三人乘坐飛艇降落星球,而另外一位科學家羅米尼於永續號上留守。庫珀等人發現米勒只有一片海洋且因加間塞亞的引力牽引而經常出現巨型海潚。艾美莉亞因欲取回飛行記錄儀導致道爾未能趕及返回飛艇而被海嘯吞噬,飛艇亦因進水而需耗費約一小時排水才能起飛,眾人返回永續號後發現對羅米尼而言已渡過了超過23年,他連鬍子都白了。影片的最後,當已離開地球91年、技術上而言已是124歲的庫珀出現的時候,還是當年離開的容貌。而他的女兒已經是耄耋老人。為什麼會出現天上一小時,地上已N年的情況?“去那邊簡直就是天然逆生長啊。”周圍影迷笑著說。
  專家說,其實這種現象符合愛因斯坦提出的理論。根據愛因斯坦的理論,當人以接近光速的速度移動時,時間便會變慢。在地球上,科學家已經通過實驗證明瞭這種理論。這種現象已經得到驗證。根據愛因斯坦提出的狹義相對論,以不同速度移動的物體經歷的時間存在差異。例如,登上月球的宇航員移動速度超過地球上的任何人,他們的衰老速度略慢於地球上的任何人,但還沒有達到顯而易見的程度。除非,你的速度接近光速,但從這點上說很難實現。當物體快速在宇宙中移動,我們也能看到這種現象。
  “夢幻般的”高維空間
  對時空扭曲和時空隧道想象已到極致
  在電影的最高潮部分,庫珀掉進了一個夢幻般的高維空間。就像打開了高能模式,這段精彩內容也讓所有觀影者對於該片的想像力“跪拜”。
  據李旻介紹,這部分內容,已經把這麼多年來我們對時空隧道,時空扭曲的視覺形象表現得淋漓盡致。故事本身的描述,從物理上來說完全是科幻,即從一個時空向另一個時空傳遞信息。而且男主角自己所處的時空,按照劇中所述是第五維,而我們的時空結構是四維的。事實上電影在黑洞以及這個超時空的描述上,非常複雜。影片中用了一個詞Tesseract,中文翻譯為四維超正方體。從幾何的角度講,它就是三維世界中的立方體在四維世界中的表現,就像立方體相對於正方形。男主角在陷入這個時空結構的時候,他肆意地看著自己的過去,努力找到一個可以跟過去交流的方式。
  理論“挑刺”
  都快被影視片“玩壞了”
  其實蟲洞到現在仍沒被證實
  在電影中,男主人公、前NASA宇航員庫珀和他的隊友,利用土星軌道附近的一個蟲洞進入另一個行星系統。蟲洞彎曲了空間,讓超遠距離旅行可以在瞬間完成。
  而在進入蟲洞的時候,周圍五顏六色的光讓這個聽上去很酷炫的“科幻產物”,更像是個色彩斑斕的迪斯科燈。“蟲洞真的存在嗎?”在觀影的時候,記者身邊的一位女觀眾疑惑起來。
  說到“蟲洞”,相信很多女讀者都不會陌生。之前熱映的韓國電視劇《來自星星的你》中,帥到沒朋友的都教授就是利用它,來來回回地到地球與千頌伊約會。“蟲洞”就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。
  蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫“灰道”。如果舉例子的話,可以將一張紙條視作通常的空間,那麼從位於紙條一端的一點到位於另一端的一點需要跨過一段距離;然而如果我們把紙條兩端接在一起,那麼兩點間的距離就很短了。蟲洞就類似這種“接起來”的兩端。
  蟲洞實際上是個很早就誕生的概念,在1916年就從愛因斯坦場方程的解中發現了它,並由美國物理學家惠勒在20世紀50年代正式提出這一概念。蟲洞的科幻意義巨大,因為,假設我們有個蟲洞,那麼星際探索就有成果了。但遺憾的是,從天文學的角度來說,至今沒有任何證據表明蟲洞的存在。
  化學推動“不夠”,離子推動太慢
  空間站燃料怎麼解決的
  不過,李旻也認為影片有不少小地方可以商榷,比如空間站為提供引力,應該轉多快?比如如此遙遠的太空飛行,空間站的燃料怎麼解決?用什麼做推動?如果化學推動,那顯然10個空間站都不一定夠,如果用離子推進器,速度又太慢。作為不同時空的“溝通”,表到底是怎麼“動”的?“但是不可否認的是,科幻與人文巧妙的結合,借助複雜的物理學概念,完成時間交疊與倒置,能橫跨這麼多領域來拍攝這本電影,實屬傑作。”
  隱藏劇情
  “迎著太陽”飛離星球
  暗示了一個“雙星系統”
  此外,這部電影里還有很多“腦洞大開”的情節。比如,他們進入一個全是水的星球,為了逃避如山川般的巨浪,他們迎著“太陽”飛離了星球。“這段在天文上非常有意思。因為它暗示著它們搜尋的生命系統是由雙星系統所組成。其中一顆已經演化成黑洞,另一顆是矮星。雙星系統的引力要比我們太陽系太陽提供的引力巨大的多,因此才有了滔天巨浪。”李旻說。  (原標題:黑洞和蟲洞真的存在嗎)
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陳豪

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