纯聊《星际穿越》里的精彩理论物理（无关剧透、更新中）_清南听稿

电视剧中Sheldon是被大家熟知的搞理论物理的人，其实他只是搞弦论这一支而已（所以我觉得他没必要鄙视其他的专业，因为弦论绝对不表示可以碾压所有知识，反而解释力其实说真的只有5 。。。），而宇宙学、复杂系统、高能物理等等也是当下理论物理中的大分枝（请参考加拿大Perimeter理论物理研究所的相关专业分布）。

那，说好的《星际穿越》呢~ ？！！！

http://s.xnimg.cn//imgpro/icons/statusface/kbz2.gif不是说好要成为彼此的天使吗~！

来来来~穿越来了！

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言归正传，这部片子其实非常好。

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好！！！

片子里面有很多重要的理论物理概念，某种程度上绝对是极好的科普作品（虽然属于科幻类科普），大家应该会很感兴趣。让我们由易到难一起去领略一下。无关剧透哟~！

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Cool！

时间延缓和加速

男主出发前提到两个人各戴一只表，预言重逢时时间会不同（尼玛！这都不叫剧透！！！）。并且和女主去到拉萨路计划中的备选星球，星球上一小时对应宇宙飞船上七年的时间，等得老黑都白了。（尼玛！这都不叫剧透！！！）结果男主和女儿见面已经。。。（尼玛，再剧透我就关机了！！！）

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No，这就是科学！

狭义相对论明确告诉我们：相对运动的物体，时间变化的速率是不同的。

这个不同并不是双方世界钟表器械有任何故障，而是真正意义上的时间速率不同。这也就是一个经典的“双生子佯谬”的结论：如果双胞胎，其中弟弟待在地球上，哥哥进行了高速长时间的星际旅行并最终回到地球上。结果哥哥要比弟弟年轻很多。

电影的问题：当然其实细抠很多技术细节啦，比如没有足够的燃料加速到接近光速，以登陆该星。而且一小时对应七年的设定其实还蛮快的，达到99.999%的光速，而这个时候飞船的质量会变成原来的6万倍 http://s.xnimg.cn//imgpro/emotions/tie/7.gif?ver=1你能想象自己质量变成原来六万倍吗？！（当然你自己感觉不到，因为你自己相对自己静止），加速还会出现质量暴增的问题，会更难加速。当然，难不表示不可能，探测器登陆火星都成功了不是？

虫洞穿越

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虫洞到目前为止都是理论假设，它的真实程度和上帝算是有的一拼的。它是基于能量的高度扰动而产生的时空涟漪，这种涟漪最大的特点就是短暂性和不稳定性。拿虫洞来穿越，就像拿尼斯湖水怪来写生一样困难。所以电影中的定点传送，还真的不可能。

那《星际穿越》真只是科幻片了？！

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当然，即使是短时间内的扰动，局部性来看也是平直是闵氏时空（就是标准t.x.y.z坐标），所以并不会出现人或飞船被撕裂的场景。这一点电影表现得挺好的，并且扭曲的空间也被刻画出来，非常的传神。给诺兰点10个赞！（客观，这真的没剧透~http://s.xnimg.cn//imgpro/icons/statusface/kbz2.gif）包括对克尔黑洞（旋转黑洞）的即视感捕捉也非常到位，但是片中依旧有一些无法直视的科学内容，下面咱慢慢分解。

黑洞

黑洞自诞生之日起

简直可以说是每个人（汉子）一看名字就能搞懂的存在啊！

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但是！电影中的黑洞竟然是这样的。。。亮瞎了我的钛合金狗眼

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可能有人会吐槽电影胡说，黑洞不是中空的黑球吗？为什么中间加一杠，搞得像IE？

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“完全不按常理出牌啊！”

诶，您还真别说，《星际穿越》中的这个可是非常理性中立客观如假包换的正品行货黑洞，只不过，需要加上定冠词—— 克尔黑洞（自带旋转的黑洞）

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不得不说，诺兰绝对用了200%的心力来刻画这个真实的黑洞，其中著名的引力透镜效应和旋转轴等等都呈现出来了。黑洞就像任何其他的物理客体一样，本身可以有不同的属性。比如质量和角动量。传统意义上大家优先脑补的黑洞其实是希瓦茨黑洞，它用单纯暴力的质量来扭曲时空。

什么叫扭曲时空呢？

请大家把之前学过的各种化学啦、生物啦、社会学历史等等物质世界的一切想象成一出大戏，不断地有纷繁复杂的现象发生。那些你感受得到的猫啊狗啊电脑啊房子啊，其实是演员。

那么请注意到，这出戏其实是在一个舞台上表演，没错，那就是时空。在正常的世界里，时空是平直的。请不要问我平直的定义是什么，简单说就是时空度规没有非对角项，如果您听不懂，请看本人讲授的免费课程 http://s.xnimg.cn//imgpro/icons/statusface/zn.gif《万门大学广义相对论公开课》。

而有的演员，因为质量很大，甚至能把舞台压得弯曲变形（有没有感同身受的感觉？），这种现象，在广义相对论里就叫做产生时空曲率。而由的演员更过分，直接把舞台压垮了。。。没错，那种物质就是黑洞。。。直接把舞台压出了洞，压破了都。。。

黑洞演员压垮了时空舞台，大概是这种画面既视感：

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至于你信不信

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话说电影中还提到了利用黑洞的引力来加速是几个意思？！！http://s.xnimg.cn//imgpro/icons/statusface/5.gif?ver=1

其实这个真不是高大上的知识，也就是高中物理含量。谁都听过“地月系”和“太阳系”，简单来说就是小的飞行物在大星体周围，可以先忽略其他的星球引力。所以呢，一个飞行器如果被大星球的引力场捕获，那么就能够在小范围内以这个大星球作为跳板，能量守恒一下，以相同的相对速率逃脱。

抽象？放心不会啦。

请脑补一下这个场景：

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你是一只蚱蜢，在一个运动会的跑道上前进。为了最省力地跑到终点，怎么办呢？你可以竭尽全力地跳到某个运动员身上，然后以这个运动员为跳板再跳出去。其中如果你到达和离开运动员身体的速率都是一样的话（星球间就是这样），所以通过运动员其实你获得了运动员速率差两倍的增速。比如你是速度的1米/秒，运动员是3米/秒，而你通过这样一跳，就能够实际上产生5米/秒的脱离速度，灰常腻害了！

那么什么是用黑洞的引力加速？只要把黑洞当做运动员就大概是了！简单吧！

来源网络：童哲

http://blog.renren.com/blog/41893570/938795403

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