那些你不可不知的物理名词

1、星际穿越Interstellar那些你不可不知的物理名词1 影片简介 2 虫洞 3 翘曲飞行 4 休眠 5 黑洞 6 墨菲定律 7 五维空间 8 拉撒路 9 时间扭曲影片简介 Brief Introduction 星际穿越（Interstellar）是克里斯托弗诺兰执导的一部原创科幻冒险电影，由马修麦康纳、安妮海瑟薇、杰西卡查斯坦及迈克尔凯恩主演，基于知名理论物理学家基普索恩的黑洞理论经过合理演化之后，加入人物和相关情节改编而成。影片简介 Brief Introduction 享受星际穿越带来的视听震撼之余，很多观众也抱怨没有看懂剧情。难怪媒体用烧脑二字来形容该片。不过客观来看，星际穿越远没有

2、诺兰以往的电影来的烧脑，既没有记忆碎片那样支离的叙事结构，也无黑暗骑士那样缠绕的多线叙事，观众看不懂，也不是因为不爱动脑筋，而是知识储备不够，对片中的基本物理概念缺少了解。下面我们就将片中涉及的科学术语和现象做一番简单的科普，只要十分钟，助你毫无障碍理解星际穿越。虫洞这一名词诞生于上世纪50年代，是对“爱因斯坦罗森桥”的一种通俗称呼，它指的是物理学中假想的一种天体，能从更高的维度连接两个遥远的空间点，因此可以使人类突破光速的临界，进行超远距离的宇宙航行，片中一名科学家用纸笔对此作了一番形象的演示。从上世纪80年代开始，归功于美国加州理工学院物理学家基普索恩的理论，虫洞被广泛用于幻想作品中的星际

3、旅行，而索恩也正是星际穿越的科学顾问。影片中的虫洞以球形示人，正展示了这一超空间结构的独特性质：来自更高维度的物体在三维空间的投射。2 虫洞通过在高纬度折叠空间而航行的方式，被称为翘曲飞行，尽管在影片中并没有出现这一名词，但在原理上一脉相承。在动辄光年量级的宇宙中，使用翘曲飞行，既不破坏因果律，又实现了超光速。在科技更发达的星际迷航等电影中，人类已经可以用飞船自带的引擎进行翘曲飞行，而星际穿越中，宇航员不得不借助更高级生命为他们“量身定做”的虫洞来达到这一目的。3 翘曲飞行宇宙航行路程遥远，耗时绵绵，宇航员大部分时间都在休眠仓中酣睡，必要时再苏醒执行任务，在异形、深空失忆等许多科幻片都有类似的

4、设备。生物学上的休眠理论，指的是将人体急速冷冻到摄氏零下196度，让细胞停止活动，相当于进入某种形式的“永生”。但目前的科技水平，还不足以完整快速地将人体冷冻到合适的温度，尤其在060这个温度区域内，细胞很容易就会被冰晶所损伤。因此迄今为止人体冷冻术仍是一项科学设想。不过既然星际穿越的故事发生在近未来，不排除那时的人类已经掌握了将冰冻人复活的技术。4 休眠黑洞是质量足够大的恒星在“燃料”耗尽而“死亡”后，发生引力坍缩形成的。黑洞产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在距离黑洞的一个临界点内，便再无力逃脱。靠近黑洞的地方，由于巨大的引力作用，连速度最快的光也发生了弯曲，因此从远处观察，黑洞的

5、外观呈现一个环形的发光物质，也就是影片中数次呈现的那个硕大到令人恐惧的光亮大圆环，这个银幕影像也是有史以来最精准的黑洞模型。物体进入黑洞之后会被巨大的引力撕成碎片，所以片中派一个机器人下到黑洞送回量子数据的设定，完全是剧情所需的虚构。5 黑洞片中男主角的女儿名为墨菲，而她总在抱怨自己的名字与不吉利的墨菲定律的联系。墨菲定律由上世纪中叶一名美国空军工程师爱德华墨菲提出，包含四条原则，1、任何事都没有表面看起来那么简单；2、所有的事都会比你预计的时间长；3、会出错的事总会出错；4、如果你担心某种情况发生，那么它就更有可能发生。星际穿越的情节中多次体现了墨菲定律的正确性，但除了把事情搞砸，它也把任务

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类的生途。从这个角度来理解，墨菲定律是一种对概率的诠释，本身并不指代吉凶祸福。6 墨菲定律我们身处的世界由上下、前后、左右三个线性方向组成，是三维空间。如果加入对时间的考量，就可以想象更高纬度。一个四维空间包含三维空间的所有时间点，在那里不同的时间点就像山峰洞穴一样实质存在，可以供人穿行其间。每个人的不同选择都会令世界产生变化，这无数多的可能性合在一起构成了五维空间。星际穿越高潮部分，主角坠入一个高级智慧生命为他打造的仿五维空间中，他可以通过这个空间与女儿达成沟通，以自己的行动影响另一条时间线。本质上这也是一种时间旅行的样式：从现在向过去传递

7、信息，以此改变当下。7 五维空间拉撒路是圣经约翰福音记载的故事，有个叫拉撒路的人病危，来不及等到耶稣的救治就死了，但耶稣却一口断定他将复活。果然第四天后，拉撒路就从山洞里走出来，证明了耶稣的神迹。影片中宇航局会议室的墙上就挂着拉撒路字样，暗示老教授对地球人必死的命运早已心知肚明，所以A计划必然行不通。之后男主角看过女儿的录像后也领悟到了这一宿命，说出拉撒路一词。然而救世主来自高维空间的未来人类施展了神迹，通过主角之手改变过去，令全人类“死而复生”，与圣经故事的对应堪称丝丝入扣。此外，在希伯来语中，拉撒路也有新苗的意思，可以指代影片中将人类受精卵送往殖民地继续繁衍的计划。8 拉撒路1905年，爱

8、因斯坦提出著名的相对论，该理论认为一个移动中的物体应该比一个静止物体的时间过得慢，这一现象称为时间扭曲。影片中主角一行在虫洞另一边发现一颗距离黑洞很近的行星，该地出现了强烈的时间扭曲，地表一小时等于地球上的七年，由于登陆后发生了意外，他们在行星上耽误了数小时，竟使母船上的队友苦等了23年。而在主角从黑洞生还后，尽管已是124岁高龄，他的生理年纪仍维持在40多岁，而女儿却已是年近百岁的垂暮老人。9 时间扭曲在高科技背后，或许影片更想传递的是：在高科技背后，或许影片更想传递的是： 唯有爱可以穿越一切维度唯有爱可以穿越一切维度爱的信念让库珀在八十几年后重新见到了已经垂垂老矣即将告别人世的女儿，也正是

9、爱，让女儿决心和父亲共同拯救地球。剧中库珀和布兰德探索的星球一个是自然的恶劣，一个是人性的欺骗，只有有爱的地方，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. 爱不是人类发明的东西，它一直存在，而且很强大，是有意义的。也许意味着更多，更多我们还无法理解的，也许是某种证据，来自更高维度文明而且我们目