諾蘭的新作「星際穿越」最近熱播，影片基於美國理論物理學家基普·索恩的理論成果，而他的理論成果基本都在他的著作《黑洞與時間彎曲》一書中,該片劇情將涉很多的科學概念，包括蟲洞、黑洞理論、相對論，萬有引力等等，這些科學知識基本在這本書中都能體現，下面我們儘量用最「小白」的語言來共同探討一二。
什麼是黑洞和黑洞潮汐力
黑洞是空間中有著強大引力的超高密度的天體。 質量越大，引力就越強，在恆星質量足夠大、滿足一定條件的情況下，其半徑收縮至小於某一個值時，密度會大到在它表面的光都無法逃離的地步，這個時候天體就不可見了，我們把它叫做黑洞。
天文觀測發現，除了恆星級黑洞，在大型星系的中心還存在著由於引力坍縮所形成的超大質量黑洞，其質量可以達到太陽質量的幾百萬倍至一百億倍以上。
黑洞的特點就是有進無出，即：
①任何東西都可以掉進黑洞，黑洞外圍有一層「事件視界」，任何東西只要過了這個「視界」，都要掉進黑洞。
②任何東西都不可能從黑洞裡逃出來，包括光。
因為沒有光從黑洞逃出，故無法直接觀測黑洞，但是從物體被黑洞吸入之前放出的紫外線、X射線等邊緣信息可以獲取黑洞的存在。
《星際穿越》中的黑洞花費了30名研究人員一年多的時間，數千臺計算機聯網進行精確模擬才得以實現，由此我們看到了迄今最真實的黑洞模樣。
一隻很大的飛船飛向一個天體，飛船頭部距離天體比較近，受到的引力比較大，而尾部距離天體比較遠，受到的引力比較小，頭部和尾部的引力大小的差距，就會在飛船中間產生撕扯的拉力，這個拉力就是潮汐力。
如果天體是黑洞，質量非常大，飛船距離黑洞距離越小時，造成的引力差就會越大，這就是黑洞潮汐力。這個力甚至可以把飛船撕成碎片。飛船裡的太空人也同樣會受到潮汐力的作用，
假設是黑洞這種超大質量超大密度的天體，則有可能產生很大的潮汐力將物體撕碎，這在影片中也有所表現。
什麼是蟲洞和如何貫穿蟲洞
關於蟲洞有三種說法：
一、蟲洞是宇宙中相距遙遠的兩點間的一條捷徑，如下圖模型
二、蟲洞是連接黑洞和白洞或黑洞與黑洞的管道，故在黑洞裡能找到蟲洞。（白洞：黑洞死亡會變成一個白洞，噴射出之前黑洞吸入的物質）
三是蟲洞是時空隧道，能進行時空旅行。
蟲洞在某個時刻產生，短暫地打開，然後關閉、消失。從產生到消失，時間極短，所以我們能利用蟲洞進行時空旅行前提是有辦法使蟲洞一直開著，不讓它消失。
基帕·索恩覺得有某種奇異物能貫穿蟲洞，使蟲洞一直開著，它具有負能量。 如果定義真空所具有的能量為零，那麼我們通常提到的所有物質和它們的運動形式都具有正能量，負能量就是能量比真空還低。
要實現負能量其實並不難，參照系不同便可實現。在飛船以接近光速的速度接近蟲洞時，蟲洞周圍的能量自然就成了負的。
時間機器
假定我們能找到蟲洞並且有某種負能量可以讓它一直開著，那麼蟲洞就可以是一個時間機器。 飛船要進入蟲洞，其速度要接近光速。
根據愛因斯坦的相對論原理，如果你在太空中的速度足夠快，可以做到在太空中呆了幾十天，地球上卻已經過了幾十年，做到古人所說的天上一天地上一年。
然而，對於大家最關心的「時光機器」蟲洞，目前為止其存在性尚未得到確認。
有興趣研究的朋友推薦購買《黑洞與時間彎曲》這本書。
星空探索者是愛卡戶外探索與廣州市天文愛好者協會共同發起的觀星品牌活動，定期組織各地的觀星活動和天文講座。愛卡戶外探索專注於西部深度旅行，包括觀星生態／民俗文化／徒步登上／越野自駕等主題戶外活動。有任何西部或西藏旅遊資訊問題，歡迎與愛卡戶外探索聯繫，我們同時承接西部深度旅遊線路設計／包車拼車／住宿預訂等，帶給你一次不一樣的西部行。微信公共平臺：icolour-x，歡迎關注。
聯繫人：icolour小北
電話：0891-6303505 13853390317
微信號：weixingzhilv