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科普黑洞虫洞,备战《星际穿越》

  诺兰的新电影《星际穿越》基于美国理论物理学家基普·索恩的理论成果,而基普·索恩的理论成果基本都在他的著作《黑洞与时间弯曲》一书中。看电影前,不妨先了解一下黑洞、虫洞、负能量物质、时光机器、母子怪圈等科学概念。

  ◆黑洞

  黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天体,假如太阳质量不变,大小却变成乒乓球那样,这就是太阳塌缩成了黑洞。

  黑洞的特点就是有进无出,即:1.任何东西都可以掉进黑洞,黑洞外围有一层“事件视界”,任何东西只要过了这个“视界”,都要掉进黑洞;2.任何东西都不可能从黑洞里逃出来,包括光。

  ◆黑洞潮汐力

  一只很大的飞船飞向一个天体,飞船头部距离天体比较近,受到的引力比较大,而尾部距离天体比较远,受到的引力比较小,头部和尾部的引力大小的差距,就会在飞船中间产生撕扯的拉力,这个拉力就是潮汐力。如果天体是黑洞,质量非常大,飞船距离黑洞距离越小时,造成的引力差就会越大,这就是黑洞潮汐力。这个力甚至可以把飞船撕成碎片。

  ◆虫洞

  关于虫洞有三种说法。

  1. 虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径,就是一个苹果,虫子沿着苹果表面走远了,可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了,顾名思义,虫洞,虫在苹果里挖的洞。

  2. 虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的时空隧道,故在黑洞里能找到虫洞。

  3. 虫洞是时空隧道,能进行时空旅行。

  ◆负能量物质

  虫洞在某个时刻产生,短暂地打开,然后关闭、消失。从产生到消失,时间极短,短到没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿到它另一个洞口。所以我们能利用虫洞进行时空旅行的前提是有办法使虫洞一直开着,不让它消失。

  基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞,使虫洞一直开着。这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样,它具有负能量。要实现负能量其实并不难,参照系不同便可实现。在飞船以接近光速的速度接近虫洞时,虫洞周围的能量自然就成了负的。所以要进入虫洞,飞船的速度必须接近光速。

  ◆时间机器

  假定我们能找到虫洞,并且有某种负能量可以让它一直开着,那么虫洞就可以是一个时间机器。飞船要进入虫洞,其速度要接近光速。根据爱因斯坦的相对论原理,如果你在太空中的速度足够快,可以做到在太空中待了几十天,地球上却已经过了几十年,做到古人所说的“天上一天,地上一年”。如果你2014年坐飞船接近光速进行时空旅行,一个月后回到地球,发现地球已经是2044年,这就实现了穿越到未来。不过,根据目前的科学理论,回到过去是不能实现的。

  ◆母子怪圈

  虽然回到过去没有科学依据支持,但科幻片毕竟是科幻的,所以出现回到过去的剧情也是有可能的。这时就有一个问题:假如我有时间机器,能够回到过去,在母亲怀我之前把她杀死,母亲死了,我就不会出世,那又怎么会有我穿越时空来杀母亲呢?

  之前的科幻片处理此矛盾的方法有两种。

  1.未来不可改变:我虽然想杀母亲,但会有外界因素使我不能成功。

  2.平行时空观点:时空不是唯一存在的,而是有无数个时空平行地存在,它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。这种观点普遍被人接受。那么,你穿越最多就算是到了别的时空去了一趟而已,而不是回到过去或未来,更无所谓改变历史。

  不过,目前我们对黑洞和虫洞的了解大多停留在猜想上,这也让科幻电影有了很大的发挥空间。■
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来自:横戈熔情  > 天文
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