解密星际穿越里的物理

all4513 · 发表于 2014-11-16 23:24:03

黑洞和虫洞真的存在吗

　　天文学家再解读《星际穿越》记者邀省天文学会秘书长“较真”评点剧中的物理理论

　　朱姝

　　美国“烧脑大片”《星际穿越》正在热映，这部电影的情节讲述的是一个濒临毁灭的地球，绝望中的人类派出他们最后一批宇航员，试图通过穿越时空中的隧道(虫洞)，找到一个适合生命生存的新的家园。但在欣赏精彩的科幻镜头的时候，一系列专业名词却让很多观影者“跪了”，更有人直呼“不好好学习以后连电影都看不懂了”。这些“傻傻分不清楚”的名词到底是什么意思？电影里所描述的场景是否能实现？记者采访了远在大洋彼岸的江苏省天文学会秘书长、天体物理学家李旻，他在看完电影后表示，这只是一部电影，内容所涉及的虫洞、高维空间等，都是物理理论，是否真的存在，目前人类还没能证明。扬子晚报全媒体记者朱姝

　　科学点赞

　　有史以来最精准的黑洞模型

　　可看到的人都没法“活着回来”

　　作为宇宙中最黑暗质量最密集的物质，黑洞点燃了不少人的想像力，为众多科幻小说和电影提供了精彩的素材和设定。在这部电影里，黑洞其实是一个有史以来最精准的黑洞模型。这可是30个人，数千台计算机用一年的时间，制造了一个有史以来对黑洞面貌的最准确的模型。

　　黑洞简单的说，就是空间一个引力非常强，强到光都无法逃出来的一个点。从广义相对论的角度，黑洞是个时空“奇点”，你可以认为在黑洞内时空凝固了。但是，物体进入黑洞是非常复杂的一件事，因为黑洞的引力太强了，所以物体才到它附近，就被吸在了一个巨大的绕着黑洞旋转的盘上，这个盘叫吸积盘。我们都知道物质能转化为能量，世界上能量转换率最高的地方就是黑洞附近的吸积盘了。它的转换模式就是初中学过的释放引力势能。以0.1克的水为例子，进入黑洞放出的能量可以杀死18亿人。因此吸积盘上是几百万高温的等离子体，放出大量的高能射线，比如X射线，伽马射线。天文学家发现的第一个黑洞——天鹅座X-1就是一个强烈的X射线源，这个工作获得了2002年的诺贝尔奖。

　　如果真的有黑洞，那么人类能够在里面存活吗？“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，被撕扯成细细的一条物质。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。”天文专家说。

　　不过，今年年初，著名宇宙学家霍金，曾通过论文指出在经典理论中黑洞是不存在的，他承认自己最初有关视界的认识是有缺陷的，并提出了新的“灰洞”理论，认为物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。因为对它所有的认识都只是理论，所以黑洞里面是什么样子，物理学上尚无说法。

　　天上一小时，地上已N年

　　物理学家已证明“逆生长”可能！

　　影片中这样一个情节引起大家广泛“吐槽”：永续号先到达米勒，在米勒上每度过一小时等于地球七年。库珀、艾美莉亚和道尔一行三人乘坐飞艇降落星球，而另外一位科学家罗米尼于永续号上留守。库珀等人发现米勒只有一片海洋且因加间塞亚的引力牵引而经常出现巨型海潚。艾美莉亚因欲取回飞行记录仪导致道尔未能赶及返回飞艇而被海啸吞噬，飞艇亦因进水而需耗费约一小时排水才能起飞，众人返回永续号后发现对罗米尼而言已渡过了超过23年，他连胡子都白了。影片的最后，当已离开地球91年、技术上而言已是124岁的库珀出现的时候，还是当年离开的容貌。而他的女儿已经是耄耋老人。为什么会出现天上一小时，地上已N年的情况？“去那边简直就是天然逆生长啊。”周围影迷笑着说。

　　专家说，其实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。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。除非，你的速度接近光速，但从这点上说很难实现。当物体快速在宇宙中移动，我们也能看到这种现象。