那些你不可不知的物理名詞

1、星際穿越Interstellar那些你不可不知的物理名詞1 影片簡介 2 蟲洞 3 翹曲飛行 4 休眠 5 黑洞 6 墨菲定律 7 五維空間 8 拉撒路 9 時間扭曲影片簡介 Brief Introduction 星際穿越（Interstellar）是克里斯托弗諾蘭執(zhí)導的一部原創(chuàng)科幻冒險電影，由馬修麥康納、安妮海瑟薇、杰西卡查斯坦及邁克爾凱恩主演，基于知名理論物理學家基普索恩的黑洞理論經(jīng)過合理演化之后，加入人物和相關情節(jié)改編而成。影片簡介 Brief Introduction 享受星際穿越帶來的視聽震撼之余，很多觀眾也抱怨沒有看懂劇情。難怪媒體用燒腦二字來形容該片。不過客觀來看，星際穿越遠沒有

2、諾蘭以往的電影來的燒腦，既沒有記憶碎片那樣支離的敘事結構，也無黑暗騎士那樣纏繞的多線敘事，觀眾看不懂，也不是因為不愛動腦筋，而是知識儲備不夠，對片中的基本物理概念缺少了解。下面我們就將片中涉及的科學術語和現(xiàn)象做一番簡單的科普，只要十分鐘，助你毫無障礙理解星際穿越。蟲洞這一名詞誕生于上世紀50年代，是對“愛因斯坦羅森橋”的一種通俗稱呼，它指的是物理學中假想的一種天體，能從更高的維度連接兩個遙遠的空間點，因此可以使人類突破光速的臨界，進行超遠距離的宇宙航行，片中一名科學家用紙筆對此作了一番形象的演示。從上世紀80年代開始，歸功于美國加州理工學院物理學家基普索恩的理論，蟲洞被廣泛用于幻想作品中的星際

3、旅行，而索恩也正是星際穿越的科學顧問。影片中的蟲洞以球形示人，正展示了這一超空間結構的獨特性質：來自更高維度的物體在三維空間的投射。2 蟲洞通過在高緯度折疊空間而航行的方式，被稱為翹曲飛行，盡管在影片中并沒有出現(xiàn)這一名詞，但在原理上一脈相承。在動輒光年量級的宇宙中，使用翹曲飛行，既不破壞因果律，又實現(xiàn)了超光速。在科技更發(fā)達的星際迷航等電影中，人類已經(jīng)可以用飛船自帶的引擎進行翹曲飛行，而星際穿越中，宇航員不得不借助更高級生命為他們“量身定做”的蟲洞來達到這一目的。3 翹曲飛行宇宙航行路程遙遠，耗時綿綿，宇航員大部分時間都在休眠倉中酣睡，必要時再蘇醒執(zhí)行任務，在異形、深空失憶等許多科幻片都有類似的

4、設備。生物學上的休眠理論，指的是將人體急速冷凍到攝氏零下196度，讓細胞停止活動，相當于進入某種形式的“永生”。但目前的科技水平，還不足以完整快速地將人體冷凍到合適的溫度，尤其在060這個溫度區(qū)域內(nèi)，細胞很容易就會被冰晶所損傷。因此迄今為止人體冷凍術仍是一項科學設想。不過既然星際穿越的故事發(fā)生在近未來，不排除那時的人類已經(jīng)掌握了將冰凍人復活的技術。4 休眠黑洞是質量足夠大的恒星在“燃料”耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮形成的。黑洞產(chǎn)生的引力場極為強勁，以至于任何物質和輻射在距離黑洞的一個臨界點內(nèi)，便再無力逃脫?？拷诙吹牡胤?，由于巨大的引力作用，連速度最快的光也發(fā)生了彎曲，因此從遠處觀察，黑洞的

5、外觀呈現(xiàn)一個環(huán)形的發(fā)光物質，也就是影片中數(shù)次呈現(xiàn)的那個碩大到令人恐懼的光亮大圓環(huán)，這個銀幕影像也是有史以來最精準的黑洞模型。物體進入黑洞之后會被巨大的引力撕成碎片，所以片中派一個機器人下到黑洞送回量子數(shù)據(jù)的設定，完全是劇情所需的虛構。5 黑洞片中男主角的女兒名為墨菲，而她總在抱怨自己的名字與不吉利的墨菲定律的聯(lián)系。墨菲定律由上世紀中葉一名美國空軍工程師愛德華墨菲提出，包含四條原則，1、任何事都沒有表面看起來那么簡單；2、所有的事都會比你預計的時間長；3、會出錯的事總會出錯；4、如果你擔心某種情況發(fā)生，那么它就更有可能發(fā)生。星際穿越的情節(jié)中多次體現(xiàn)了墨菲定律的正確性，但除了把事情搞砸，它也把任務

6、引向好的方面，最后主角也在墨菲定律的作用下挽救了全人類的生途。從這個角度來理解，墨菲定律是一種對概率的詮釋，本身并不指代吉兇禍福。6 墨菲定律我們身處的世界由上下、前后、左右三個線性方向組成，是三維空間。如果加入對時間的考量，就可以想象更高緯度。一個四維空間包含三維空間的所有時間點，在那里不同的時間點就像山峰洞穴一樣實質存在，可以供人穿行其間。每個人的不同選擇都會令世界產(chǎn)生變化，這無數(shù)多的可能性合在一起構成了五維空間。星際穿越高潮部分，主角墜入一個高級智慧生命為他打造的仿五維空間中，他可以通過這個空間與女兒達成溝通，以自己的行動影響另一條時間線。本質上這也是一種時間旅行的樣式：從現(xiàn)在向過去傳遞

7、信息，以此改變當下。7 五維空間拉撒路是圣經(jīng)約翰福音記載的故事，有個叫拉撒路的人病危，來不及等到耶穌的救治就死了，但耶穌卻一口斷定他將復活。果然第四天后，拉撒路就從山洞里走出來，證明了耶穌的神跡。影片中宇航局會議室的墻上就掛著拉撒路字樣，暗示老教授對地球人必死的命運早已心知肚明，所以A計劃必然行不通。之后男主角看過女兒的錄像后也領悟到了這一宿命，說出拉撒路一詞。然而救世主來自高維空間的未來人類施展了神跡，通過主角之手改變過去，令全人類“死而復生”，與圣經(jīng)故事的對應堪稱絲絲入扣。此外，在希伯來語中，拉撒路也有新苗的意思，可以指代影片中將人類受精卵送往殖民地繼續(xù)繁衍的計劃。8 拉撒路1905年，愛

8、因斯坦提出著名的相對論，該理論認為一個移動中的物體應該比一個靜止物體的時間過得慢，這一現(xiàn)象稱為時間扭曲。影片中主角一行在蟲洞另一邊發(fā)現(xiàn)一顆距離黑洞很近的行星，該地出現(xiàn)了強烈的時間扭曲，地表一小時等于地球上的七年，由于登陸后發(fā)生了意外，他們在行星上耽誤了數(shù)小時，竟使母船上的隊友苦等了23年。而在主角從黑洞生還后，盡管已是124歲高齡，他的生理年紀仍維持在40多歲，而女兒卻已是年近百歲的垂暮老人。9 時間扭曲在高科技背后，或許影片更想傳遞的是：在高科技背后，或許影片更想傳遞的是： 唯有愛可以穿越一切維度唯有愛可以穿越一切維度愛的信念讓庫珀在八十幾年后重新見到了已經(jīng)垂垂老矣即將告別人世的女兒，也正是

9、愛，讓女兒決心和父親共同拯救地球。劇中庫珀和布蘭德探索的星球一個是自然的惡劣，一個是人性的欺騙，只有有愛的地方，最后衍生了生命。 Love isnt something that we invented. Its observable, powerful. It has to mean something. Maybe it means something more, something we cant yet understand. Maybe its some evidence, some artifact of a higher dimension that we cant consciously perceive. Love is the one thing that were capable of perceiving that transcends dimensions of time and space. 愛不是人類發(fā)明的東西，它一直存在，而且很強大，是有意義的。也許意味著更多，更多我們還無法理解的，也許是某種證據(jù)，來自更高維度文明而且我們目