最近刚好重看一遍电影《星际穿越》，以及《星际穿越》的唯一科学顾问、也是当今天体物理界巨擘——基普·索恩的科普读物The Science of Interstellar，试着解释一下。
首先可以肯定地说，引力异常既不是所谓的超体生物制造的，更不是库珀穿越黑洞造成的，那么到底是如何形成的？让我们一起看看支撑影片科学性的自洽逻辑。
从克里斯托弗·诺兰执导科幻电影的角度来讲，围绕「引力异常」这一特殊的引力现象开展故事，绝对叫人脑洞大开。无论是科学界，还是观影大众都很买账。为什么我会这样说呢？
先从大众角度看，引力异常，看起来明显颠覆常识的新奇特现象，放在科幻片里不仅不奇怪，而且更能勾起人们的猎奇心。
于是，我们在影片看到一连串的奇异现象：墨菲看到灰尘异常快速地落到地板上，聚集成像条形码一样的粗线条；库珀扔下一枚硬币飞速射向地板；印度无人机迷失了方向；库珀的收割机自动聚集到农舍；叫人无比窒息的沙尘暴，以及莫名其妙的农作物枯萎病……
透过影片徐徐展开，诺兰告诉观众，这一切都是由引力异常造成的——灰尘、硬币受到引力异常作用而产生的奇异现象，比较容易理解，是由引力波动造成的（当然这也会对人体直接造成生理上的影响，不过诺兰有意忽略了）；无人机、收割机都装有GPS，而GPS系统依赖于正确的引力修正，结果受到引力异动的影响，失效了；造成农作物和植物大面积枯死的枯萎病，也是由引力异常造成的（尽管目前尚属科学幻想，还不是科学结论，但真实世界的科学家确实在专门研究了）；狂野肆虐的沙尘暴，同样是连锁反应造成的，由于枯萎病导致植物大量死亡，地表植被锐减，导致严重的沙漠化。
引力异常，不仅让电影院里的观众大开眼界，更让现实世界的科学家无比着迷。因为任何真实的引力异常事件，都可能引发科学革命。
事实上，从1850年以来，已经掀起三次科学认知革命。（当然，这里说的三次引力异常事件，其实是人类对引力认知上的一次次升级，而不是电影中的引力异常现象。）
第一次，法国天文学家勒维耶发现了水星轨道异常进动的现象，说明牛顿的万有引力定律并非完美无缺。
第二次，爱因斯坦精准预测出水星进动的测量值，广义相对论从此确立了现代物理学的基石地位。
第三次，瑞士天文学家兹威基发现星系团引力与质量之间关系异常，从而推论出暗物质的存在，占全宇宙1/4强的神秘存在才被人类发现。
现在，科学界对引力异常的探究，已经充分用到卫星。NASA发射了一颗GRACE卫星，专门用来追踪整个地球表面潮汐力的分布、动向；欧空局也专门发射了GOCE卫星，绘制整个地球引力地图。
以上说了一大堆引力异常现象，那么问题来了：它是如何形成的？
按照电影《星际穿越》里的布兰德教授分析，引力异常是来自第五维度的引力。为什么？如何理解呢？
首先，在四维宇宙中（也就是三维空间 一维时间的真实世界里），布兰德教授确信，没有任何一种力量能够造成引力异常，当然，他也不相信什么超自然力量。
在这个前提下，作为人类理性代表、理论物理大师的布兰德，唯有向额外维度物理学求解，也就是第五维度宇宙对人类四维宇宙的影响。
（在此多说一下：诺兰、基普·索恩都很聪明，没有引入更多高维宇宙概念，免得观众彻底晕菜。）
第五维度宇宙？这也是科幻出来的吗？
当然不是。
当代前沿物理学界有一个学科，专门研究「额外维度物理」，丽莎·兰道尔就是这一领域的最权威，她历经9年实验探究，向世人首度展现了看不见的第五维空间，震惊全球物理界。感兴趣的朋友，不妨翻看她的科普大作《弯曲的旅行》。
《星际穿越》科学顾问吉普·索恩解释称，为了从第五维度宇宙寻求答案，布兰德教授列出3种可能的成因：①五维宇宙里的某种物体或者高级智慧体制造的引力异常；②五维宇宙里的某种超级物体，在靠近人类宇宙移动时引起的引力异动；③正在穿过人类宇宙的超体场，引发的引力变化。
什么是超体场？基普·索恩给出的解释是，就像描述磁场、电场、引力场一样，物理学家用「场」来描述那些在空间延伸、并且施加作用力的物理量。超体场，也就是五维宇宙中各个力场的集合。当这种超体场穿过人类所在宇宙的时候，就会产生引力强度的变化，从而造成《星际穿越》里的各种引力异常现象。布兰德教授确信，正是第③种原因，才是引发引力异常的关键！
找到问题关键，距离破解也不远了。接下来，电影情节走向破题。布兰德教授相信，超体场并非仅仅解释地球上的引力异常，还有两个重要作用：①保持虫洞连通，②保护人类所在的宇宙不被摧毁。
先说「保持虫洞连通」，按照广义相对论物理定律得出结论，如果黑洞与虫洞自然演化，很快就会断开，所以保持虫洞连通，只能依靠超体场保持连通。这就是电影中库珀为什么会说：「虫洞不是一个可以自然发生的物理现象。」
正是，五维宇宙的超级文明有意在土星附近——超级黑洞卡冈都亚的附近，制造了一个连通的虫洞，好让人类穿越。穿越的结果，是库珀进入超立方体，利用引力把量子数据传递给已经成年的女儿，这样墨菲就可以解出布兰德教授的方程组，从而找到利用引力异常的方法，逃离地球。
再说说「保护人类所在的宇宙不被摧毁」，如果五维宇宙撞到人类宇宙，那么人类所在的四维宇宙将被摧毁。这可以从广义相对论物理定律推导出来。电影中布兰德教授观察到人类的宇宙明显没有被摧毁，一定有东西在阻止，唯一的解释还是超体场，施加了一个力，避免人类宇宙变形，被摧毁。所以，教授穷尽半生求解这个超体场——拯救人类的终极答案。
最终在库珀、墨菲父女俩的超时空合力下，破解了方程组，解开如何控制引力异常的秘钥，使得人类飞离地球，移民太空，物种得以延续，文明进而升级。
从另一个角度看，引力异常是由超体场引发的，而超体场中生活着五维超级文明，却在保护着人类，这个看似矛盾的情节，实则是诺兰有意为之。
不管五维宇宙跟人类宇宙撞击，五维超级文明有没有能力控制得了，结果却是，引力异常倒逼人类自救，当然是在五维文明「他们」的保护、引导之下，人类彻底从地球人蜕变成太空人。
作为导演诺兰要传达的是，人类最终能够超越四维世界，超越自我。就像电影中库珀对机器人塔斯说的：「他们不是什么超体生物，他们就是我们人类，他们在试图帮助我们，就像我在努力帮助墨菲一样……我相信是那些已经进化到超越现在已知领域的四维的人类。」
作为《星际穿越》影片的唯一科学顾问，基普·索恩希望传递的价值在于：「科学在处理严峻挑战时蕴含着巨大的力量。」
作为一位科普专栏作家，我想表达的是：在宇宙的狂野风暴中，唯有科技才能拯救人类遭遇的生存危机。
这就是科学的力量。
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