从科学的角度了解《星际穿越》

UFO爱好者

　


　　上周，克里斯托弗-诺兰执导的科幻大片《星际穿越》登陆全球各大影院。片中，一群探险家为了拯救地球乘坐“坚韧”号飞船飞出太阳系。《星际穿越》由安妮-海瑟薇和马修-麦康纳领衔，前者饰演布兰德(左)，后者饰演库珀(右)。
　　


　　在影片《星际穿越》中，勇敢的探险家们利用土星轨道附近的一个虫洞进入另一个行星系统。正如影片所描述的那样，虫洞弯曲了空间，让超远距离旅行可以在瞬间完成。形象地说，虫洞弯曲空间就像将一张纸折叠，缩短纸的两个远点之间的距离。专家们指出虫洞并不存在，至少目前未发现。
　　


　　《星际穿越》中的黑洞，利用CGI技术制作，立基于加州理工学院的基普-索恩进行的计算，展示了黑洞扭曲周围的光线和物质。《星际穿越》是迄今为止对黑洞描述最为精确的影片。
　　

     
  
        
　　《星际穿越》中的“坚韧”号飞船。太空科学作家李-比林斯表示：“‘坚韧’号飞船似乎很符合科学，尤其是通过旋转产生人造重力。人造重力避免船员因微重力导致的骨骼退化。不过，‘坚韧’号飞船所拥有的强大的推进力并不现实。片中，这种飞船借助强大的推进力摆脱可导致船员在一小时内老10年的行星极端重力井。我真心希望美国宇航局能够拥有这种燃料，这样一来，我们便可极大地提高飞船的速度。”
　　（神秘的地球报道）据新浪科技（孝文）：上周，克里斯托弗-诺兰执导的科幻大片《星际穿越》举行首映，向全世界的影迷呈现一场惊心动魄的星际之旅。一时之间，这部影片成为票房战场上的最大热门之一同时也成为影迷，尤其是科幻迷的讨论话题。在获得无数人喝彩的同时，这部科幻巨制也因为科学硬伤遭到一些人的批评，尤其是科学家。为了帮助影迷从科学的角度了解《星际穿越》，英国媒体采访了英国皇家天文学会教授马丁-巴斯托、太空科学作家和《50亿年的孤独》作者李-比林斯以及行星学会的马特-卡普兰，让这些专业人士解读影片存在的科学硬伤以及所呈现的科学事实。
　　1.虫洞并不存在 至少目前未发现
　　在影片《星际穿越》中，勇敢的探险家们利用土星轨道附近的一个虫洞进入另一个行星系统。正如影片所描述的那样，虫洞弯曲了空间，让超远距离旅行可以在瞬间完成。形象地说，虫洞弯曲空间就像将一张纸折叠，缩短纸的两个远点之间的距离。虫洞在理论上具有可行性吗？
　　巴斯托表示：“我不认为虫洞真实存在。解释虫洞的工作原理仅限于科幻范畴，没有任何直接证据证明宇宙中存在这种东西。我们对黑洞有一定了解，但对于连接空间不同区域的东西，我们还只是提出想法并且是非常初级的想法。从拍摄《星际穿越》的角度上说，虫洞这种东西在影片中必须存在，否则的话，影片的情节便无法往前推进。”
　　比林斯表示：“虫洞最吸引我的地方就是既让星际旅行变得比实际情况容易，同时又比实际情况复杂。宇宙中可能存在虫洞，我们可以利用一个虫洞在空间穿行，上演5个维度的太空之旅。依靠这个物理学奇迹能够降低星际旅行的难度，同时又提高了星际旅行的复杂性。我们并不知道稳定的虫洞能否在宏观尺度下存在。也许，依靠传统方式更能降低星际旅行的难度，一种无需借助奇迹的方式，例如借助太阳帆获得推进力，在恒星系统之间穿梭。”
     
  
        
　　2.你无法在黑洞中存活
　　在影片《星际穿越》中，主人公库珀离开“坚韧”号飞船(Endurance)以减轻飞船的重量，让安妮-海瑟薇饰演的布兰德得以抵达另一颗适居行星。一旦进入黑洞——被称之为“卡冈都亚”——他便被飞船抛出，影片进入类似《2001太空漫游》的桥段。人类能够在黑洞中存活吗？
　　巴斯托表示：“不能。黑洞的引力场非常剧烈并且快速变化。任何掉进黑洞的物体都会像意大利面一样被黑洞的巨大引力拉伸。也就是说，任何物质或者任何人都无法在黑洞中幸存，通讯更是成为一种不可能。”
　　比林斯表示：“我认为如果宇航员靠近一个超大质量黑洞的吸积盘——影片中存在这一情节——等待他们的将是无法避免的厄运。黑洞的事件穹界周围积聚大量超热物质，释放出可怕的辐射。从事件穹界上方掠过而不是遭受熔化的厄运只能是一种科学幻想。此外，影片中提到的适居行星也让人产生质疑。”
　　3.你可以环绕黑洞飞行
　　影片中，布兰德环绕黑洞飞行，而后抵达系外行星系统的一颗行星。这是一种幻想还是可以成为现实？
　　巴斯托表示：“你可以环绕黑洞飞行，但前提是不能靠的太近。在进行天文学研究时，我们观测到大量环绕黑洞的系统，通常是带有恒星的系统。你能够观测到这些系统，但如果进入黑洞的事件穹界，可怕的物理学现象便会出现。你会螺旋坠落，直至被黑洞吞噬。”
　　4.行星可以在黑洞周围存在，但可能不具有适居性
　　影片中，探险家们造访了一个独特的行星系统，不仅环绕一颗黑洞，同时还拥有一颗具有潜在适居性的行星。虽然存在这种适居行星的想法给人一种遥不可及的感觉，但并非不现实。
　　巴斯托表示：“虽然没有人探测到环绕黑洞的行星系统，但我们没有理由怀疑这种行星系统的存在。问题是，这样的系统具有怎样的稳定性。对于这个问题，我所知道的相关计算并不多。因此，我很难确定是否存在这样的行星。但如果轨道内的所有因素都处在安全限值之内，可能性还是存在的。更有可能存在的一种情况是：一颗恒星环绕黑洞，一个行星系统环绕这颗恒星。任何与黑洞存在联系的行星系统都可能被黑洞吞噬。”
     
  
        
　　比林斯表示：“我认为《星际穿越》更多地是面向物理学家的一部影片，而不是行星学家。你能够在影片中看到他们强调哪些是精确而真实的科学，哪些不是。我们面临着很多与行星有关的问题。例如，一些行星上存在巨大潮汐，但潮水的深度还不及你的脚踝或者膝盖。目前尚不清楚何种因素导致这种疯狂的潮汐，可能的原因就是存在黑洞。然而，如果真的由黑洞导致，黑洞还会引起巨大潮汐以外的其他现象。”
　　5.没有所谓的“温和奇点”
　　大卫-基耶斯饰演的人物罗米利在片中指出，黑洞的核心是一个“温和的奇点”，这可能解释了他们造访的行星系统并不存在极为可怕的环境。宇宙中真的存在罗米利所说的“温和奇点”吗？
　　巴斯托表示：“重点是黑洞的质量存在巨大差异。奇点本质上是中央点，奇点理论认为所有黑洞都拥有无限大的质量，不会随随便便消失在太空中。我们之所以能够探测到黑洞的存在是因为它们的质量影响周围物质。物理学家认为物质会发生塌陷并且取决于质量的多少，所占据的区域存在差异。”
　　卡普兰表示：“虽然有一些科学发现，但我们对黑洞附近发生的事情仍知之甚少。我们对事件穹界提出了理论，超出事件穹界的区域发生什么事情，没有一个人知道。我认为一个质量达到卡冈都亚级的黑洞便是这种情况。如果黑洞拥有足够大的质量，这些事情就不可避免。但在我们利用仪器设备对黑洞进行观测前，一切都只是理论。”
　　6.真实呈现宇航员因时间膨胀的衰老方式
　　由于时间膨胀，《星际穿越》中的“坚韧”号船员衰老速度比地球上的人慢。这种现象符合爱因斯坦提出的理论。根据爱因斯坦的理论，当人以接近光速的速度移动时，时间便会变慢。在地球上，科学家已经通过实验证明了这种理论。
　　巴斯托：“这种现象已经得到验证。根据爱因斯坦提出的狭义相对论，以不同速度移动的物体经历的时间存在差异。例如，登上月球的宇航员移动速度超过地球上的任何人，他们的衰老速度略慢于地球上的任何人，但还没有达到显而易见的程度。不过，如果你的速度接近光速——很难实现——你便能注意到这种影响。在物体快速在宇宙中移动，我们也能看到这种现象。”
     
  
        
　　7.“坚韧”号飞船通过旋转产生人造重力是一种理想选择，但魔术般的推进力并不现实
　　“坚韧”号飞船用于进行星际旅行。专家们表示这种飞船具有很大的可行性。但影片中描写的飞船从行星上起降的场景过于简单化，给人一种似是而非的感觉。
　　比林斯表示：“‘坚韧’号飞船似乎很符合科学，尤其是通过旋转产生人造重力。人造重力避免船员因微重力导致的骨骼退化。不过，‘坚韧’号飞船所拥有的强大的推进力并不现实。片中，这种飞船借助强大的推进力摆脱可导致船员在一小时内老10年的行星极端重力井。我真心希望美国宇航局能够拥有这种燃料，这样一来，我们便可极大地提高飞船的速度。”
　　卡普兰表示：“吉恩-罗登伯里说过他之所以为《星际迷航》设计传送器是因为他不想将时间浪费在一次又一次的起降上。我认为在现实世界做到这一点的可能性极低，但为了讲述一个引人入胜的故事，这种设计是可以原谅的。”