科幻電影大作：《星際穿越》，那些你不能不了解的科學點

今天想要和大家聊聊星際穿越這部電影，相信大家都看過這部出自諾蘭大神的科幻片，但是有些朋友們看完之後覺得一頭霧水，看了之後也看不出一個什麼所以然，紛紛討論黑洞是什麼，相對論是什麼，什麼是五維空間等等等等，這個時候的你，如果都不懂這些道理，你都不好意思和朋友們分享你的看法。然而電影終究是藝術作品，雖然星際穿越是基於科學原理的科幻片，但是電影中設定都是掌握在導演手裡，人家只是在藝術作品的框架內利用科學來展示科學，科學原理與技術細節必須在作品中為故事服務，就像魔術，大家都知道是假的，但仍喜歡看。今天我們就在電影中提到的宇宙概念，簡單的做一個科普。

一、黑洞

宇宙空間內存在的一種超高密度天體，它是不反射任何光線的天體，只能看到無盡的黑色，故名為黑洞，與1969年由美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名。黑洞的形成是恆星在滅亡時發生引力坍塌產生的，黑洞產生的引力極其強勁，任何物質和輻射進入黑洞的臨界點後都無法逃逸。物體接近黑洞後，被吸引在繞著黑洞旋轉的盤上，叫吸積盤，通過釋放引力勢能，吸積盤上的物質轉化為能量，所以吸積盤上是高溫的等離子體，同時放出大量的高能射線。星際穿越這部電影中的黑洞，是數十人使用數千臺計算機，用了將近一年的時間製造出來的電影史上最接近現實的黑洞模型。

黑洞

二、蟲洞

一般我們認為蟲洞是連接宇宙遙遠區域的時空隧道，蟲洞就像多維空間的隧道，像是大海裡的漩渦無處不在，但轉眼即逝，蟲洞可以把平行的宇宙連接起來並提供時空旅行的可能性，舉個例子，可以把一張紙條作為一個空間，從紙條一端的一點，到另一端的一點需要很長的距離，那麼把紙條對摺起來連接在一起，兩點之間的距離就很短了，蟲洞的科幻意義巨大，但遺憾的是至今都還沒有任何直接證據表明蟲洞的存在。

三、奇點

電影中飛船飛向黑洞邊界時多次提到了奇點這個詞，奇點是時空中的一個點，在這裡時空曲率變得無限大，它具有奇異的性質，無限大的物質密度、無限大的壓力、無限彎曲的時空等等，所以它正確的讀法應該是奇怪的奇-（qí ）點，並不是大家所認為的（jī）點。大多數科學家認為它是宇宙產生之初由爆炸形成宇宙的那一點，它具有所有物質的勢能，這種勢能正是由於大爆炸轉化為宇宙物質的質量和能量。我們可以想像，奇點是沒有固定形狀的、沒有體積的存在。

四、五維空間

這也是在電影中最引人入勝的元素了。眾所周知一個點是零維空間，一條線是一維空間，一個面是二維空間，一個立體是三維空間，而我們所在的世界，就是四維空間，是由時間支配三維物體形成的空間，超過四維空間更高的維度，被我們稱為高維空間，電影中出現的高維空間主要是五維空間，也就是比我們世界要高一個維度的空間。那麼五維空間是什麼呢？我們可以類比一下，在四維空間，三維物體是一切物質的基本組成，而時間則是整個四維空間活動的基本，沒有時間，一切都是靜止的，就和三維空間一樣。那麼在五維空間，可能組成五維空間最基本元素就是一整個四維空間，在這個元素中包含著我們所有已知的世界，而其中也包括了時間，所以我們在影片中可以看到，庫珀在這個五維空間內，可以停留在不同的時間操控重力傳達信息。

五、時間膨脹

時間膨脹在電影中貫穿了整個電影劇情，庫珀他們進入太空後便遇到時間膨脹，宇宙中庫珀們的時間和地球上的時間可以用「天上一日，地下千年」來形容，想像一下，你的女兒比你還老，這樣的時間錯亂給電影增加了一絲悲涼和無奈的氣氛，至於時間膨脹本身，則是一種物理現象，在相對論中空間和時間的尺度隨著觀察者的速度改變而改變，例如向著我們以接近光速運動的一個時鐘，它的時間比另一個與我們相對靜止的時鐘走的要慢。有了時間膨脹效應，人們在以極高速運動的飛船上，外界已經過了很久，但自己缺沒怎麼老化，因為極大的速度會使飛船裡面所有物體的時間變慢，也就是說飛船裡的時鐘走了一圈，地球上的時鐘已經走了很多圈，甚至連坐在車上的你都要比靜止不動的人老的慢一點。

六、平行宇宙

宇宙是一個理論上無限個或者有限個可能的宇宙的集合，這句話的意思是，一個宇宙中包含了無數的可能，而這些可能有可能是有限的也有可能是無限的，包括了一切存在和可能的事物。那麼平行宇宙的想法是怎麼產生的呢？打個比方，今天你選擇坐公交車出門，結果遇到了前女友，而你騎車出門則不會遇見她，就通過這一個可能，你就處在了這個存在兩種可能的宇宙中，當你選擇其中任何一個的時候，另一個就變成了與你平行的平行宇宙，我們的宇宙之外還可能存在我們所認知的宇宙類似的其他宇宙，多元宇宙所包含的各個宇宙就被稱之為平行宇宙，電影中庫珀就遇到過無數個平行宇宙。相信對於一些物理知識初學者來說，有了這些基礎知識可以更好的了解這部電影。星際穿越這部電影告訴我們-最遠的不是距離而是時間，那麼你的答案是什麼呢？