由著名導演克里斯多福·諾蘭執導、2017年諾貝爾物理學獎得主基普·索恩擔任科學顧問的美國科幻電影《星際穿越》是我最喜歡的科幻電影,沒有之一!也是我看過最硬的硬科幻電影,同樣沒有之一!(我看的科幻電影少,電影帝勿噴……/慫)
故事的基礎——高維空間
它能成為我最喜歡的科幻電影是因為它充滿我喜歡的各種科學元素,這些元素大部分都跟一個我最感興趣的科學理論相關——愛因斯坦的廣義相對論。而串起整個故事的主要理論基礎,是一個超脫廣義相對論的腦洞——高維空間。
地球環境惡化
在故事的一開始,由於地球環境持續惡化,地球慢慢變得不適合人類居住,人類要延續就必須尋找宜居星球實行星際移民。然而當時的地球文明還不具備實現大規模星際移民的能力,當時飛船的速度也不允許進行數光年的星際航行,另一方面太陽系內也沒有可供居住的宜居星球。而恰恰在這時,地球出現了各種引力異常現象,而主角一家在一次引力異常中居然發現了一個人為注入的信息,主角父女被引導到秘密的美國宇航局,見到了正在秘密實施星際移民計劃的布蘭德博士父女等人。
來自高級文明的拯救——蟲洞
他們發現從土星的軌道方向傳來的引力波信號,而這引力波信號是位於土星附近的一個蟲洞所引起的。這是一種廣義相對論預言下的特殊時空結構,一個高維的通道連通了兩個遙遠的空間,而他們認為那個蟲洞是人為製造的,在遙遠的蟲洞另一頭產生的引力波穿過蟲洞傳到了地球,他們因此發現了它的存在。他們認為建立那個蟲洞的高級文明很可能是要拯救他們,這個蟲洞建立的高維通道很可能通往一個遙遠的宜居星球。
因此他們先後派出探測小組穿越蟲洞到另一頭去尋找宜居星球,但都石沉大海有去無回。而此時他們逮到了曾為太空人的男主角庫珀,決定由他駕駛飛船帶領剩下的科學家再度前去,並且這次他們帶去了一個基因庫,他們稱為B計劃,也就是,如果尋找到宜居星球又無法返回,就實施B計劃在宜居星球上重新建立人類文明。
解不開的引力方程
而這次見面中,庫珀得知老布蘭德博士正在研究一個引力方程,只要解出這條方程就能破解引力的奧秘,甚至能操控引力。然而這條方程需要代入一項數據,而這項數據只有黑洞奇點裡才能獲得……這顯然是無法獲取的,因為根據廣義相對論,沒有任何信息能從黑洞裡出來。
所以他們唯一的選擇就是繼續實施星際移民計劃,到蟲洞的另一頭尋找宜居星球。然而到最後,隊員一個個犧牲,飛船損壞,燃料即將耗盡,庫珀意識到自己已經無法返回地球與已經長大成人的女兒團聚後,他毅然放棄與女主前往最後一個可能的宜居星球實施B計劃,選擇隨飛行器落入黑洞,他要去黑洞裡獲取奇點的引力數據,雖然他並不知道該怎麼傳回來。
真正的拯救計劃——四維空間傳遞奇點信息
結果真正的計劃才開始,庫珀落入了高維文明在黑洞裡的外飛奇點(自旋的克爾黑洞裡的一種特殊奇點)旁建造的四維空間,在那個四維空間中,四維時空裡的時間像空間一樣展開在他的面前。他在這個四維空間裡尋找他的女兒,然後慢慢發現過去他女兒在引力異常時收到的信息居然都是他自己在四維空間通過引力擾動發送的,他終於明白了高維文明放置蟲洞的目的並不是為了讓他們通過蟲洞實現星際移民,而是讓他通過蟲洞進入到黑洞裡獲取奇點的引力數據然後傳回給地球上的女兒。
後來的事大家都知道了,庫珀的女兒墨菲利用庫珀傳回的奇點數據解出了老布蘭德教授的引力方程,獲得了操控引力的方法。通過操控引力(可瞬間把地球引力降低為零)把所有地球人都送上了太空,並建造了擁有正常重力的奇幻太空城,人類得救了。
那麼為什麼地球人不進行星際移民到女主角布蘭德所在的宜居星球?因為沒有必要了,高維文明所實施的拯救地球文明方案就是讓其獲得操控引力的能力,從而脫離地球的束縛,大質量星球不再是必須的了。而且對於一個星系中心附近的宜居星球,並不會比太陽系更安全吧。