星际穿越科学原理

~ 《星际穿越》这部电影将科幻小说中的高概念科幻构思和科学假说以视觉形式呈现，其中包括黑洞、虫洞、奇点、五维空间、时间膨胀与压缩（相对论）、全球食物危机、类地行星探索、深度休眠、墨菲定律等。若将这个电影故事放入科幻小说中，其新颖程度可以说并不高，甚至不如四五十年前的科幻小说设定。这部电影实际上与一部中国科幻小说——郑文光先生的《飞向人马座》——非常相似！电影的后半段与该小说非常接近，男主角在飞行过程中燃料不足，借助黑洞的力量进入另一个空间维度。电影能够将另一个空间维度以视觉效果呈现出来，个人感觉这非常神奇。此外，影片将一些枯燥复杂的理论知识与情感结合起来，提高了电影的整体温度，因为人们都是有情感的动物。
接下来，让我们重新科普一下影片中的科学知识。
黑洞是空间中具有强大引力的超高密度天体。如果太阳的质量不变，但体积缩小至乒乓球大小，那么太阳就会坍缩成为黑洞。黑洞的特点是：任何物质都可以进入黑洞，而一旦越过黑洞的“事件视界”，任何物质都无法逃脱，包括光。由于没有光从黑洞逃出，我们无法直接观测到黑洞，但可以通过物体被黑洞吸入前释放的紫外线、X射线等边缘信息来判断黑洞的存在。当一艘大型飞船向一个天体飞行时，由于飞船头部距离天体较近，受到的引力较大，而尾部距离较远，受到的引力较小，这会在飞船中间产生撕扯的拉力，即潮汐力。虫洞在某个时刻产生，短暂地打开，然后关闭、消失。虫洞的产生到消失时间极短，没有物体能在这么短的时间内穿越虫洞。因此，要利用虫洞进行时空旅行，首先需要找到一种方法使虫洞保持开放状态，不使其消失。
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，就像一个苹果，虫子沿着苹果表面走远了，但如果虫子挖洞从苹果内部走，路程就会大大缩短。这意味着虫子为了抄近路在苹果内部挖的洞。
二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道，因此可以在黑洞中找到虫洞。白洞是黑洞死亡后变成的一个出口，喷射出之前黑洞吸入的物质。
三是虫洞是时空隧道，可以进行时空旅行。没有人见过虫洞，有人说我们周围到处都是虫洞，也有人说黑洞内有虫洞。基普·索恩在书中提到，我们可以自己构建虫洞。在电影中，男主人公通过进入“第五维度”看到了自己原来的生活，并给当时的女儿提供了提示，从而改变了未来。
目前，宇宙学家将时间视为第四维，而第五维指的是能量无界限，由无数个第四维时间组成的平面。想象一下，就像你面前有一堵墙，由无数竖线组成，每一条竖线代表一条第四维时间线，通过每一条时间线都能看到这个时间点三维空间中发生的事情。在“第五维度”的世界中，没有时间和空间的界限。看到这里，你是否感到神奇？这部影片是我看过的评分最高的科幻电影之一，有些烧脑。如果了解过爱因斯坦的相对论，看起来就不会那么枯燥了。快去重温一下吧！

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