剧透《星际穿越》，解析版

唯一

各位好：

想必很多人在微信看了《星际穿越》的物理解析版，这次我找到了更详细的，跟大家分享下。。。还有，这部电影太强大了！！十万八千个赞！！！！！







问题1：虫洞真实存在吗？
虫洞目前为止还仅仅是爱因斯坦相对论的推测，从来没有被真实的观测到。宇宙物理学家认为虫洞在宇宙中无处不在，只不过非常不稳定和存在的时间很短，并可以通过一些方法来稳定虫洞来达到穿越时空的目的。影片并没有脱离科学假设来人为的制造虫洞，而是在导演的安排下somehow就在土星周围出现了一个稳定的虫洞，这样的安排确实有发生的可能性并且符合目前的物理假设。




问题2：为什么Cooper乘坐的飞船要不停的旋转？
飞船之所以在离开地球大层之后需要旋转是为了制造重力，这样Cooper和他的队员们就可以像在地球上面那样正常的生活，可以正常的喝水小便而不会有液体飞溅，此外演员们在3个小时的影片中也不需要假装飘来飘去。当物体绕着圆心旋转的时候，宇航员所处的参考系具有一个离心力，这就等效于重力。在影片的末尾我们看到土星轨道的大型空间站站做成卷饼状也是同样的道理。如果角速度固定，离心力与物体到圆心的距离成正比（F = m w^2 r），越是靠近圆心，离心力就越小（重力越小），所以打飞的棒球很容易就飞到“头上”的建筑打碎玻璃了。




问题3：Cooper航行的目的地是哪？离地球有多远？
Cooper的航行目的地是Gargantua，是一个电影虚构出来在银河系之外的一个黑洞，距离地球有100亿光年。一百亿光年有多远呢？众所周知，一光年就是光在真空中走一年时间的距离。1977年人类发射的旅行者号飞了三十多年才勉强飞到太阳系的边缘，而太阳系的直径也才0.003光年，而我们所在的银河系的直径也仅仅才10万光年。现代物理学的假设是任何物体的飞行速度不可能超过真空光速，所以飞船依靠飞行在可能的时间范围内是不可能到达Gargantua的，这便需要利用虫洞（wormhole）穿越到宇宙的另一头。




问题4：为什么Miller行星上面会有巨浪？
Miller行星上的巨浪非常壮观，差点让Cooper有去无回，而这巨浪也仅仅是Miller表面的普通潮汐而已。众所周知太阳和月球的引力可以制造潮汐，由于Miller行星靠近附近黑洞的引力场，再加上Miller行星表面的引力场较弱，形成巨浪也就不足为奇了。




问题5：为什么Cooper从Miller行星返回后已经过去二十多年并且Romily已经老了？
Copper此行所到达的恒星系与我们的太阳系有很大的区别。太阳系是一个出于青年期的恒星系统，太阳作为太阳系的中心恒星，通过表面的聚变来为周围围绕太阳旋转的行星提供光和热。而Miller行星所在的恒星系统极有可能是一个晚期的恒星系统，质量巨大的恒星塌陷后形成了Gargantua黑洞，而在黑洞的周围有大量的高温气体和尘埃形成的吸积盘（accretion disk）来为恒星系提供能量。这也是为什么影片中黑洞的表面有光盘。Gargantua的质量非常巨大（100万个太阳的质量），导致了Miller行星处于巨大的引力势中。根据相对论中的描述，引力势能可以改变时空扭曲率而导致时间流逝发生改变。在影片中，以地球或者Romily作为观测者的话，Miller行星的时光流逝变慢，所以才是地上一小时，天上数十年。这种由于引力场造成的时间膨胀，已经在现实中被实验证实存在。:因为时间也是纬度的一种存在，引力说的更明白点就是物质的存在，时间与物质是不可分割的，没有时间就没有物质，反过来物质的变化会引起时间在唯独上的变化




问题6：真实的虫洞和黑洞看起来是什么样子的？
虫洞只是被理论预测存在而黑洞也仅仅是被间接证据观察到，但是若是宇宙中存在黑洞和虫洞的话，那也将和影片的特效极为接近。影片由著名的理论物理学家Kip Thorne担任执行制片人，影片中关于虫洞的特效都是依据理论方程计算得到。即便这些特效出现在科幻电影中，Kip Thorne所描绘的黑洞和虫洞视觉效果可以作为严肃的科学数据与理论模拟。值得一提的是这些特效还产生了两篇科学研究论文，分别发表在宇宙学和计算机图形领域的期刊上。




问题7：Murph的鬼魂是怎么回事？为什么Cooper在虫洞中可以观察到所有的历史事件？Cooper和Murph是怎样实现通讯的？
这是这个影片最难解释和最难理解的部分，首先需要说明的是在现代理论物理的时空观里，Cooper在虫洞中的行为是可能的。先来回到我们的问题，这三个问题其实可以归结到虫洞中的五维时空的问题。我们现实生活所处的时空是四维时空，而由于我们观测的限制，我们只能感知三维空间和线性的时间维度。而五维时空则是四维空间加上非线性的时间维度，在影片中，诺兰将时间维度物理化，这样Cooper在五维时空中可以向翻书一样查看各个四维时空中的历史事件，理论上讲，Cooper所处的就是上帝视角，能知晓这个五维时空中所有信息的过去、现在和未来。可以猜测的是这个虫洞和五维时空并非自然形成，而是未来人类为了拯救过去人类而专门为Cooper和Murph建造的。Cooper在五维时空中以引力波的形式向Murph所在的时空产生影响，从而造成了Murph所处时空的引力异常（gravity anormalty）。Murph之所以感觉有鬼魂在她房间是因为感应到了引力异常带来的结果（书架上的书及物品掉落, 带有坐标信息的细砂排列等）。当时Cooper以为这只是偶然事件，而Murph从小就感觉到这个“鬼魂”非常特别。在影片的最后，Murph终于明白这是父亲通过时空隧道向她传递信息。




问题8： 为什么Cooper向Murph传递的信息是什么。为什么拯救了人类的未来？
从影片中我们可以知道Brand教授一开始就知道完成他的理论是不现实的，因为这个理论需要知道黑洞中的重要数据，而在Brand教授看来，采集到这样的数据几乎是不现实的，所以虽然设计了计划A（完成理论，拯救人类）和计划B（携带人类DNA到另一个行星来重新繁衍人类文明），但其实最后Brand坦言自己其实是想实现计划B。影片中虽然没有明确指出Brand和Murph研究的理论到底是什么，但我们可以大致猜测到应该是爱因斯坦晚年想解决的的同一场理论。同一场理论试图通过联系电磁力，强力，弱力和引力来解释宇宙本质，而这其中最难以解决的就是引力问题。Cooper在五维时空中将机器人收集到的重要数据传递给Murph，让Murph得以完成统一场理论来解决反重力飞行，这样便可以建立巨大的空间站将全部人类送入太空，并通过虫洞到达新世界。



注：以上文字及图片均来自网络转载。

blue_winter

刚刚看完，回来找这篇补习下没看懂的地方

唯一

大家评论好激烈~~哈哈

诅咒之刃

末羽箭 发表于 2014-11-19 02:27
这时候不能指望软妹纸突然在天体物理知识上能够和你同步，而是耐心的陪她看完影片结束，然后深情的对视几 ...

靠，老夫老妻了~~~还软妹纸~~~

末羽箭

诅咒之刃 发表于 2014-11-18 12:55
我对宇宙学还是有一定了解的，不过带一个对这个完全没概念的人去看会不会她觉得很无趣啊？

...

这时候不能指望软妹纸突然在天体物理知识上能够和你同步，而是耐心的陪她看完影片结束，然后深情的对视几秒才开口，“原来宇宙的终极，是人类的爱啊。。。”
不谢

宝宝的夏天3

5维中没有过去和未来，只有完整。这就像二维上画一个三角形，只能选择由一个方向往前画。但是三维的可以选择任何一个方向开始画。所以，往那个方向开始画不重要，重要的是三角形的完整。

junes

tvtumama 发表于 2014-11-18 06:44
这个要从基础讲起又要说来话长了吧。

其实都是没文化的人

才会被各种理论忽悠

tvtumama

junes 发表于 2014-11-18 14:38
唯识讲心不相应行法有二十四种，时算一种，无常(死)也算一种.

还有就是行星势速。

这个要从基础讲起又要说来话长了吧。

冲动一时

tvtumama 发表于 2014-11-18 14:28
赞同，几十年以前的理论，用电影的宣传炒冷饭。

确实抄冷饭，我是被东方电影频道节目里的宣传给忽悠去了，说得天好地好，还说里面关于宇宙的一些理论有多专业，有多难懂，其实就是狗屁，东方电影频道节目组的人自己也不懂，虾忽悠

junes

tvtumama 发表于 2014-11-18 06:33
或许时间只对人类会死亡存在意义

唯识讲心不相应行法有二十四种，时算一种，无常(死)也算一种.

还有就是行星势速。

我是希望有部伟大的作品能来提示唯识这种理论.