#科幻電影#
很少有導演為了拍好一部科幻片，讓一位世界級的科學家全程做指導，很少有一部科幻片能讓理工男體驗顱內高潮，又能讓文科生看完後感受到情懷滿滿。本期我們就來解讀，這樣一部堪稱神作的電影。它講述的是地球已經無藥可救！一個男人掉進黑洞，幫助人類逃離地球的故事。
《星際穿越》我們首先來了解一下劇情，故事的背景的設定是在人類文明日薄西山的時代！那時霧霾，沙塵暴肆虐整個地球，人類苦苦掙扎於飢餓的邊緣。男主角曾經是一名最優秀的太空人，他有一個女兒，天生熱愛科學。突然某天開始，你要不斷說自己房間的書櫃裡，好像藏了一隻幽靈！尋著女兒房間裡的神秘信息，男主角帶著女兒找到了秘密的美國航空航天局（NASA）。一位老教授告訴男主角，人類即將滅絕，他們正在想方設法帶人類逃離死亡中的地球。
為了拯救女兒和人類男主角和另外三位科學家駕駛宇宙飛船穿越土星旁邊的一個神秘蟲洞，去尋找人類新的家園。男主角離開了年幼的女兒，女兒則開始接受老教授的科學教育。經過漫長的旅行，男主角他們終於來到了蟲洞另一頭的陌生星系。在那裡發現了一個巨大的黑洞。他們先來到黑洞旁邊一棵滿是水的星球，接著又到了一顆滿是冰的星球。結果發現他們都不適合人類居住。之後男主角犧牲自己掉進了那個巨大的黑洞，卻在這個黑洞裡，被一個神秘的超立方體救下。男主角意識到，土星旁邊的蟲洞，黑洞裡的超立方體都是未來人類為了拯救現代人類而放置的。之後，男主角通過引力控制手錶的指針，把黑洞中的科學數據傳給了長大後的女兒。女兒不負眾望，帶領僅存的人類逃離了地球。
這部影片基本劇情就是這樣。《星際穿越》這部電影由諾蘭導演的科幻神作，豆瓣評分高達9.1分。在豆瓣和IMDB，同時躋身影史最高評分前35名。獲得了不錯的票房和超高的口碑。這部電影給觀眾帶來了非凡的震撼，也讓很多人提出了很多疑問。比如，在那顆滿是水的星球，為什麼一個小時相當於地球上的七年？黑洞不是會吞噬一切嗎？為什麼飛船還可以繞黑洞轉不被吸進去？為什麼男主角掉進黑洞，沒有被撕成碎片？為什麼男主角能在那個超立方體中給女兒發信息？最後，地球上的人類又是怎麼逃到土星旁邊的？類似的問題還有很多。要回答這些問題，我們需要了解一些最前沿的科學知識！作為本篇科學顧問的大物理學家，基普·索恩已經在《星際穿越中的科學》這本書中為我們指明了方向，理解整部電影的兩個最重要的關鍵詞，一個是引力，另一個是黑洞。
提到引力，最容易讓人聯想到的就是350年前。一個蘋果砸到了牛頓的頭上，於是牛頓腦洞大開，發現了萬有引力。但今天科學界對「引力」的研究，已經遠遠超越了牛頓那個時代的水平。他發現了人類對時間和空間的理解，把人類對宇宙的認知逼近了極限。在這個科學探索過程中，起到了關鍵性作用的人物是愛因斯坦，他開創性地把引力，時間和空間，這三個看似毫無關聯的東西緊密聯繫在了一起。
在愛因斯坦看來，宇宙的萬物都被放到了一個由時間和空間編制而成的結構中，我們把這個結構我稱之為「時空」，這個名為「時空」的結構。我們看不見，摸不著，感覺不到他的存在，但它巨大無比！宇宙中的一切大到恆星，行星，小到星際塵埃都分布在其中。他富有彈性有質量的物體放在上面，它都會凹下去，而且質量越大的物體凹下去越明顯，這就是時空的彎曲！引力正是時空彎曲的表現。月球繞著地球轉，地球繞著太陽轉這些萬有引力的例子。都源於時空的彎曲，在這裡存在一種極端的情況。如果有一個物體質量比太陽還要大的多，但體積卻比一粒沙子還要小得多，那麼這個重的有點變態，又小的有點變態的點，就會在時空結構中形成一個深不見底的凹陷，這就是黑洞，每個黑洞都會吞噬自己周圍的一切！有了這些基本的認識之後，我們開始嘗試解答前面提到的問題。
第一個問題「黑洞」不是會吞噬周圍的一切嗎？為什麼電影裡的飛船還可以繞黑洞，反而不被吸進去？要回答這個問題，我們需要知道黑洞的力量確實強大，但他的能力也不是無限的。它有一個作用範圍，在他的某個區域以內，確實連光都逃不出來。這個區域的邊界被稱為「視界」。電影裡的飛船，可以繞黑洞。但前提是，他必須把自己的飛行軌道鎖定在「視界」以外，一旦掉進「視界」以內就完了。在「視界」以外飛行時，飛船將會受到來自黑洞的強大引力，以及飛船圍繞黑洞做快速圓周運動產生的離心力。飛船的駕駛者必須讓這兩種力相互制衡，相互抵消，是非常處於平穩狀態。
而當他們決定離開黑洞時，只要確定好方向，然後在正確的時刻點燃飛船的助推火箭即可。電影裡就是這麼做的。這裡需要再提一句的是，男主角完全沒有必要脫離主飛船掉進黑洞。雖然他對女同伴說，這是牛頓第三定律的要求，但實際上這樣做形成的反作用力，對於主飛船逃離黑洞而言微不足道。因此男主角跳進黑洞是主動的行為。他這麼做，是因為黑人科學家曾經想讓他把機器人丟進黑洞，探測那裡的量子數據，這些數據能讓老教授解開他的方程，這是拯救地球人類的最後希望。但最大的問題是，不知道怎麼把這些數據從黑洞裡傳遞出來。男主角決定親自前往！在他跳進黑洞之前，他並不知道自己能活下來，他懷著必死的信念去儘自己最後一次努力拯救地球上剩餘的人類。而去人類的新家。維繫人類繁衍的任務。他交給了女同伴。
我們來看第二個問題，在滿是水的那個米勒星球為什麼一個小時相當於地球上的七年？根據愛因斯坦的相對論和時間快慢相關的因素主要有兩個，一是引力，引力越大的地方，時間過得越慢，二是速度，運行速度越快，時間過得越慢。按照電影的設定，這個大黑洞的質量是太陽的一億倍，而米勒星球因為與環繞黑洞的最近的一個穩定軌道中，在如此近的距離下，他將受到異常強大的引力。同時，按照電影的設定，滿是水的彌勒星球被以極快的速度繞黑洞公轉，這個速度幾乎是光速的一半。從遠處看，它每秒鐘就要繞黑洞轉十圈，強大的引力極快的運行速度。這兩個因素同時作用，導致了地球上的時間走七年，而米勒星球的時間才走一個小時。
現在來看第三個問題，都聽說，人一旦掉進了黑洞，就會被撕成碎片，為什麼男主角掉進了黑洞之後還活了下來？要回答這個問題，我們首先需要知道起點的概念。所謂「奇點」，就是黑洞中的小尖點，它是一個密度無限大，體積又無限小的點。針對男主角為什麼掉進黑洞，還能活下來的問題。作為《星際穿越》科學顧問的大物理學家，基普·索恩是這樣解釋的。在1990年以前，物理學界認為所有的推動都只有一個「奇點」，這個起「奇點」被稱為「BKL奇點」。這種「奇點」帶有極強的破壞性，所有進入黑洞的東西都會被它拉伸，擠壓，甚至摧毀。但在1991年和2012年，物理學家們在黑洞內部發現了兩個新的「奇點」，他們要比「BKL」溫和的多，其溫和的程度可以讓電影裡的男主角在掉入黑洞以後，仍然有可能倖存。
更關鍵的是，電影中，未來的人類在黑洞裡放置了一個超立方體，這個超立方體在最後時刻把男主角從「奇點」救了出來。前面的幾個問題都是有關黑洞的問題。現在我們來看有關「引力」的問題，在《星際穿越》中，「引力」異常是貫穿整部電影的一條線索。所謂引力異常，指的是使用現有的科學理論無法解釋的引力現象。電影開場，男主角就通過做夢的形式回憶了一次墜機事故，後來，分析墜機的原因是「引力異常」。男主角改裝的無人收割機，因為羅盤數據錯誤，導致全部出現故障，原因也是「引力異常」。在男主角找到NASA之後，黑人科學家更是直接告訴我們，50年以前，人類就已經探測到遍布全球的引力異常現象。後來老教授向男主角解釋，為什麼開始建造巨型空間站，說的也是引力異常改變了一切。
最後男主角的女兒得到黑洞內部的數據也是為了破解引力異常之謎。那麼引力異常為什麼在這部電影中扮演了如此重要的角色？因為電影的劇情需要讓地球上更多的人類最終逃離出去。但地球的強大引力死死的限制了人類火箭的運載能力，使用再強大的火箭也無法實現人類整體搬家的夢想。這個問題當今任何一種科學技術，都無法從根本上解決。《星際穿越》這部電影，需要一種超越我們這個時代的全新科學理論。而引力異常是一個堪稱完美的引子。
因為任何真實的引力異常事件，都可能引發科學革命。這種事情在科學史上已經真真切切地發生過3次。在1859年，天文學家發現了水星軌道的異常，這不符合牛頓定律。這個異常，引發了25年後的一次科學革命。愛因斯坦提出了「廣義相對論」，解釋了引力的本質。1933年，天文物理學家發現了后髮星系團中，星系之間相互繞轉軌道的巨大異常。這不符合當時科學界對宇宙和引力的理解，這個異常直接導致了「暗物質」的發現。1998年，兩個研究小組發現了宇宙正在加速膨脹的事實，這不符合引力會導致宇宙膨脹速度減慢的傳統觀念。這個異常直接導致了「暗能量」的發現。與這些歷史上真實發現了引力異常現象不同。
《星際穿越》電影中的引力異常現象不是發生在太空，而是發生在地球上。可以想像，當影片中的老教授，在50年前第一次確認了這一異常現象時，會是如何興奮。這意味著自己可能引領一次科學革命，更重要的是，一旦他發現了控制引力異常的方法，地球上的人類就能逃離這個正在死亡的星球。於是，他開始構建一種全新的理論，一切的秘密就在他黑板上寫的那個方程中。那麼老教授和他的繼承者，也就是男主角的女兒能從那個方程中發現什麼驚世駭俗的理論呢？我們期待這部電影能有後續的出現！