星际穿越违反基础理学常识_星际穿越中不合理的物理现象

文章目录：

• 1、《星际穿越》涉及哪些科学知识？
• 2、2014 年的电影《星际穿越》中有哪些科学上的错误
• 3、诺兰科幻电影星际穿越中的物理知识，符合现实吗？
• 4、《星际穿越》中有哪些科学上的错误
• 5、星际穿越中的五维空间，有科学理论基础吗？
• 6、《星际穿越》涉及哪些科学知识

《星际穿越》涉及哪些科学知识？

一、黑洞：黑洞一种不会向外界发射或反射任何光线的物质，一切物体接近黑洞都会被吞噬包括光，因此人们无法看见它。

二、虫洞：虫洞是在1930年由爱因斯坦和纳森·罗森假设提出的，认为虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道（白洞与黑洞），认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。

按照我们所接触的物理知识黑洞与虫洞都应该是无法被看见的，但是电影里的黑洞是可以被看见的。作为《星际穿越》的科学顾问基普·索恩，在《星际穿越》上映前后便就发表了关于“黑洞可视化”与“虫洞可视化”的两篇论文。所以当我们还在怀疑电影里面的胡编乱造时，物理学家已经给出了回答。

三、时间相对论：影片中当主角一行人，因为一直能收到米勒的信号，前往米勒星球，回来时这个Romily已经过了二十多年。而在之前也计算出米勒星球上的一小时是地球上七年。

根据爱因斯坦的相对论，空间和时间的尺度随着观察者速度的改变而改变。因为极大的速度会使飞船和里面的所有物体的时间减慢。也就是说，飞船的时钟走了一圈，地球上的时钟已经转了许多圈了。而同时除了速度之外引力的作用也会对时间产生影响，所以当主角把飞车停在米勒星球上过了几个小时候，Romily已经度过了二十多年。

四、超立方体：影片里主角在脱离飞船之后，并没有掉进黑洞，而是进入了一个把时间量化的盒子里，也就是五维空间，于是主角便通过这个盒子向三维空间自己的女儿传送数据，最后解开了方程，带领大家在土星建造了殖民空间站。

这个盒子是超级文明的创造，并且这个文明把时间作为一个维度嵌入了立方体中。这个超立方体的一个“面”在三维空间中，我们现实生活所处的时空却是 四维空间，我们只能感知三维空间和线性的时间维度。五维时空则是 四维空间加上非线性的时间维度，而那个时间维度又可以轻松让库珀通过引力影响过去，最后通过引力操纵手表的指针，传递给女儿世界内部关于量子引力的关键信息，最终使得人类得以操纵引力离开地球。

2014 年的电影《星际穿越》中有哪些科学上的错误

文科生篇

槽主：果壳网

1、如果玉米真的是美国最后的农作物，那么Cooper（马修·麦康纳饰）一口一口地灌啤酒，酿酒用的小麦从哪里来？

桌面上的面包也是玉米面么？

2、NASA抓到闯入者Cooper，一开始还敌意满满的质问你怎么进来的，才不到一个小时就把自己的老底全抖出来，还非常诚恳地邀请对方来一场说走就走的旅行。

拯救世界的重任就这么寄托在一个随机出现的人身上？

3、掉落的书传递出摩斯密码：“Stay”（留下）。这个人，是未来的Cooper，那他是在叫谁“留下”？显然不是他自己，如果他留下，飞船就上不了天，地球注定毁灭。而如果是在叫女儿留下，那么，留在哪里？

4、在Cooper（马修·麦康纳饰）一行人飞临土星准备进入虫洞之时，Romilly（大卫·吉雅西饰）突然拿起纸笔绘声绘色的给Cooper讲“虫洞是什么”，那段台词几乎与你在百度百科搜到的“虫洞”第一段科普内容差不多。作为一个拥有丰富经验的宇航员和工程师，居然在临进虫洞时还不知道百科上的基本常识。

Romilly关于虫洞的解释，其实是说给观众听的

5、驾驶员为什么不是无人的，搞那么多重型设备，就是给宇航员和家人聊聊视频？

6、Mann（马特·达蒙饰）在没有完美对接的情况下想要强行进入机舱导致身亡，这对于Mann这样一个优秀的宇航员来说绝对是不可饶恕的低级失误。

7、Cooper明显误读牛顿第三定律，多级火箭抛掉“死重”和牛顿第三定律关系不是很大，同速运动的物体分离对速度和加速度没啥影响。

8、黑板上的公式真的是教科书上的广义相对论公式，科学极客看了肯定心中暗爽，但是除了大学课堂上，应该没有别的场合需要把基本公式在黑板上写一遍吧。

9、安妮·海瑟薇饰演的角色Brand，携带着上百的人类胚胎，在新的星球重新孵化出新的人类。但要让她独自同时养活上百个孩子，看起来是不太可能的。而且，在这部片中她屡次表现的非专业素养，让人怀疑，她的宇航员身份是靠她爹地拿到的。

这妞屡屡犯低级失误，未免太，不，专，业

理科生篇槽主：

菲尔·普莱特（Phil Plait），天文学家，著名天文博客“糟糕天文学”博主

1、“电影里NASA已经几十年没有拿到像样的资金了，他们怎么就能发射几十艘载人飞船呢？每艘恐怕花费得上千亿美元吧。而且不可思议的是，这些飞船都是从紧贴办公楼的一个地下竖井发射出来的。我们不清楚为啥飞船一定要载人而不能全自动操控，也不清楚为什么传回来的数据只能是低带宽的、没多少信息”

2、“其中一颗行星距离黑洞很近，以至于出现了强烈的时间扭曲，表面一小时等于地球上七年。我认识的好几个天体物理学家都认为在这个距离上，黑洞的潮汐力应该足以摧毁行星。“

行星离黑洞那么近为什么不被吃掉？

3、“船员在这颗行星表面发现了周期性的滔天巨浪，大浪并没有得到解释，想来是黑洞引发的潮汐力吧——但是距离黑洞这么近，这颗行星恐怕早该被潮汐锁定了，一 面永远面向黑洞。这意味着会有巨大的海水鼓包出现在正对黑洞和背向黑洞的两个方向，但是这俩鼓包相对行星表面是不会移动的，所以也不该有浪。”

反正就是说，解释不了“浪”是怎么来的

槽主：罗伯托·特罗塔（Roberto Trotta），天体物理学家，伦敦帝国学院高级讲师

4、“主要太空船坚忍号（Endurance）的设定相当不错。但我要批评一点：看不见燃料箱。要进行星际太空旅行，你需要大量的燃料，飞船一大部分质量都应该被燃料占据才对，难以想象坚忍号要用什么样的方式推进。这个问题在他们抵达土星的时候就非常明显了：怎么减速？你得在飞船前面装一个大火箭，和你开始用 来加速的火箭一样大才行。电影里那点儿反推火箭实在是太小了。

环形太空船挺帅挺专业的，就是看不见燃料箱

5、两年时间抵达土星在我看来似乎……短了一点儿。如果使用燃料效率最高的办法抵达，那么会花大约4.7年，还得是在行星排列在最佳位置的时候。如果你想在土星停一下，花的时间就要多很多，因为你得踩刹车才能入轨。

6、“黑洞的视觉效果呈现——一团发光物质围绕着它，并逐渐被引力吞掉——是相当合理的。但是如果你进入了这个区域，那你要么会被灼热的伽马辐射杀死，要么会 被引力撕开。离黑洞非常近的时候，你脚底的引力会比头顶的大很多，所以你会变成意大利面条——被撕扯成细细的一条物质。

黑洞看上去也相当合理，就是过分温柔了，没有把人拉成面条。

7、电影解决引力和量子机制如何共同作用这个问题的办法太过粗暴，不过是派一个机器人下到黑洞那边去送回‘量子数据’——就这么简单？这讲不通啊。

槽主：罗伯特·奈耶（Robert Naeye），天文学家，《天空和望远镜》杂志总编

8、“科学方面我最大的意见是当船员抵达其他星系的时候。明明没有足够的燃料拜访所有行星，却要肉身亲自前往。现实中，未来的宇航员会先架起望远镜，从远处研 究行星大气。使用光谱学，他们能快速而高效低决定哪些星球的环境更适合人类居住。如果库帕的船员在太空船上架设一台类似望远镜，他们就不必浪费时间在头两 个星球上了。当然，省去了登陆也就意味着失去了剧情最富戏剧性的几个瞬间……

该去哪不是吵出来的，学会用科学的手段办事啊三个“傻瓜”

9、“电影制作者花了很大的工夫渲染出科学上准确的黑洞，包括光的弯曲。但是他们好像忽略了多普勒效应和相对论性射束效应。吸积盘快速环绕着黑洞旋转，其中总会有些面向观察者飞来、另一些远离观察者而去，飞来的那些物质看起来应该更蓝也更亮才对。而且虽然电影展现了明亮的吸积盘，可是这些被吸过来的物质却没有 显而易见的来源（比如附近的恒星）。”

看不懂，只能贴图...

当然，即使难免有些漏洞，但《星际穿越》依旧是一部佳作，诺兰的又一部佳作~

诺兰科幻电影星际穿越中的物理知识，符合现实吗？

诺兰科幻电影中的星际穿越隐含的物理知识可能不符合现实。

大名鼎鼎的导演——诺兰有着众多的作品，但是我们今天在所谈论的话题并不是这位和他的作品，而是发现他的作品中几乎都无一例外的有着这样的一个共同点：星际穿越。这种现象给人一种视觉上的享受，但是在视觉享受之余，我们要思考这样的一个问题，这种星际穿越是不是真的在现实生活中存在，这种现象有蕴含着哪些的物理知识呢？

首先我们要明白的是电影中的星际穿越在现实中是不可能发生的，究竟为什么，我们下面会进一步的提及相关的话题。

时空洞：虫洞，也是罗森桥，也是蛀孔。是在宇宙中有极大可能连接不同时空的隧道。虫洞概念最早被物理学家弗莱姆首次提出，在1930年的时候由爱因斯坦和罗森所假设的一种物质，他们觉得穿过虫洞可以进行星际穿越和。

在爱因斯坦曾经提及过“罗森桥”的物质，像是与像管道类似的物质连接的介质，科学家设想，黑洞可能是虫洞的进口，白洞是出口，但是这中想法仅仅停留在设想层面，无法证明存在的。 爱因斯坦的在学术方面的成就促进了物理学的进程，尤其是在黑洞方面。 爱因斯坦取得的成绩是前无古人后无来者的成就。

黑洞，称它为黑洞，是黑洞的引力非常大，想要靠近他的物质都会被吸收进黑洞的内部，光都无法逃离，所以时间一长，人们习惯的把这种天体成为黑洞了没有相关可靠的证据能够证明虫洞存在的准确性，所以星际穿越这种现象只有在科幻电影里才能见到他的神奇了，所以，星际穿越中的物理知识是不符合现实的。

《星际穿越》中有哪些科学上的错误

其实星际穿越还是比较硬的。而且用的本身就是科学上的一些还处于理论争议阶段的理论，比如维度，黑洞。黑洞理论光现实科学界就有多种理论。诺兰的科学顾问小组还是很牛的，比如黑洞的视觉效果，很多人觉得不对，黑洞不是无法有光线逃脱，为啥能被看到样子。但实际上片中所用的正是一个物理学家使用计算机模拟出的黑洞的想象图，是目前科学界认可度很高的一种。你可以去豆瓣看达人的一些物理学知识的帖子，基本上观众大量质疑的地方在物理学上都能有所解释。

星际穿越中的五维空间，有科学理论基础吗？

星际主要表现的是广义相对论，也就是引力理论。虫洞来源于广义相对论。因为电影《星际穿越》是由物理学家基普·索恩制作的，所以他想在科幻电影中展示他一生的研究成果，包括重力、黑洞和虫洞。他是一个主要研究广义相对论的物理学家。

整个引力部分都是基于广义相对论。当然，增加了一些科幻元素。比如根据他自己的计算，一个虫洞的半径至少可以有1光年，这显然是无法编制的。太阳系只有1光年，按照电影里的空间技术，要飞1光年需要几万年。于是索恩组成了高维文明，他们创造了高维虫洞。既然是人工建造的，自然就忽略了天然虫洞的各种局限性。

随着人们对宇宙本质的认识，牛顿的经典定义逐渐被广义相对论中爱因斯坦的引力定义所取代。在爱因斯坦的理论中，引力来自于物体质量引起的时空弯曲，这种弯曲效应在大质量物体尤其是天体中更为明显。

从上图也可以看出对虫洞的理解。黑洞造成的时空弯曲已经变成了无限。爱因斯坦根据广义相对论中的引力场方程提出了这个假设。黑洞引力大到任何物质都会被吸引进去，连光都逃不出去。同时，爱因斯坦还假设了另一种特殊的天体——白洞。白洞和黑洞的性质正好相反。它是一种特殊的宇宙天体，只发射物质和能量，不吸收。虫洞在黑洞里

虫洞是一端是黑洞，另一端是白洞的狭窄时空通道，可以连接遥远的时空。人们常常想象穿越虫洞是不可能的，因为我们无法建造一艘能够承受黑洞巨大潮汐力而不破碎的宇宙飞船，更无法承受从虫洞出来时白洞喷发时的剧烈能量冲击。有一种假说认为类星体的核心可能是一个白洞，类星体是宇宙中最猛烈的能量。

时间维度是在三维空间的基础上增加的，是四维时空。可以理解为，我们想象有一个三维摄像头，捕捉我们每时每刻的状态，然后把它们排列在一起，就是一个四维时空。在四维时空中，时间变成了一个静止的量，我们既能看到过去，也能看到未来。

《星际穿越》涉及哪些科学知识

1. A worm hole could open in space, providing a short cut from one side of the universe to the other. Verdict: Mostly true

打开的虫洞可以撕裂空间，给我们提供穿越宇宙的捷径。判定：基本正确

Worm holes are a pretty well-accepted part of modern cosmology and it’s Thorne’s theorems that have helped make them that way. The idea is that if you think of space-time less as a void than as a sortof fabric—which it is—it could, under the right circumstances fold over onitself. Punching the necessary holes in that fabric so that you could make your universe-transiting trip would be a bit more difficult. That would require what’s known as negative energy—an energetic state less than zero—to create the portal and keep it open, says Princeton cosmologist J. Richard Gott. There havebeen attempts to create such conditions in the lab, which is a long way from areal worm hole but at least helps prove the theory。

虫洞是现代宇宙学中普遍接受的概念，而它的流行主要得益于索恩定理。虫洞的主要观点是：当时空被当作一种布料而不是空间时，只要时机合适，它就可以折叠。然而，在布料上开一个可以穿越宇宙的口子并不容易。为此，普林斯顿的宇宙学家理查德·戈特表示，我们需要一种负能量，即一种低于零的能量状态，去打开并维持时空之门。我们可以在实验室尝试制造这种状态，可是这与真实的虫洞相差甚远，但我们可以以此来证明这种理论。

One bit of license the Interstellar story didtake concerns how the worm hole came to be. It takes a massive object to generate a gravity field sufficient to fold space-time in half, and the one inthe movie would have to be the equivalent of 100 million of our suns, says Gott. Depending on where in the universe you placed an object with that kind of mass, it could make a real mess of the surrounding worlds—but it doesn’t in the movie。

《星际穿越》未曾注意到的一点是虫洞是如何产生的。为了折叠时空，我们需要一个巨大的物体去建造一个重力场，而在电影中，这个物体要相当于100万个太阳，戈特说。我们在何处安放这样一个庞然大物会决定周边世界是否混乱，但在电影中，这种混乱显然并没有发生。

2.Getting too close to the gravity well of a massive object like a black hole causes timeto move more slowly for you than it would for people on Earth. Verdict: True

像黑洞那样的庞然大物，如果离它的重力场太近，时间就会比地球上的走得更慢。判定：正确

For this one, stay with space-time as a fabric—astretched one, like a trampoline. Now place a 500-lb. cannon ball on it. That’syour black hole with its massive gravity field. The vertical threads in theweave of the fabric are space, the horizontal ones are time, and the cannonball can’t distort one without distorting the other, too. That means that everything—including how soon your next birthday comes—will be stretched out.Really, it’s as simple as that—unless you want to spend some time with the equations that prove the point, which, trust us, you don’t。

继续将时空当作一张像弹簧床一样展开的的布料，并在上面放上一颗五百磅的炮弹。这就像黑洞和它的重力场。布料上竖线是空间，横线是时间，只有布料其他部分扭曲，炮弹才会扭曲。这就意味着所有的一切都会被延长，包括你下一个生日到来的时间。这是个简单的事实，除非你想花些时间用各种公式去证明它，但相信我，你不会这样做的。

3.Itwould be possible to communicate to Earth from within a black hole. Verdict:Maybe

在黑洞里可以和地球通信。判定：可能

The accepted truth about a black hole is that its gravitational grip is so powerful that not even light can escape—which is howit got its name. But even physics may have loopholes, and one of them is something known as Hawking radiation, discovered by, well, guess who. When aparticle falls into a black hole, the fact that it’s falling creates another form of negative energy. But nature hates when its books are unbalanced—a negative without a corresponding positive is like a debit without a credit. Sothe black hole emits a particle to keep everything revenue- neutral. Zillions of those particles create a form of outflowing energy—and energy can be encoded to carry information, which is how all forms of wireless communication work.That’s hardly the same as being able to radio down to Houston from within ablack hole’s maw, but it takes you a big step closer。

关于黑洞普遍被接受的观点是黑洞的引力太强大，连光线也无法逃脱，这也黑洞名称的由来。然而，即使物理学定律也有漏洞，其中有一个著名的就是霍金辐射(猜猜是谁发现的)。当一个物质掉入黑洞之后，它会产生另一种反物质。但是，自然界讨厌一切不平衡，就像借钱不还债一样，自然界不喜欢只有反面而没有正面。所以黑洞释放出一种颗粒来中和所有物质。不计其数的颗粒形成倾泻而出的携带信息的能量，这就是黑洞中无线通讯进行的方式。这几乎就像从黑洞的大嘴中向休斯敦发送无线电波一样，但你需要迈更大的一步。

4.Itwould be possible to survive the leap into the black hole from which you hopeto do your communicating in the first place.

Verdict: False—except…

跳入黑洞后，你可能还有时间发个通讯，然后再尸骨无存。

判定：错误——除非……

Cosmologists vie for the best term to describe what would happen to you if youcrossed over a black hole’s so-called event horizon, or its light-gobbling threshold. The winner, in a linguistic landslide:spaghettification—which does not sound good. But that nasty end may not happen immediately. “Most people would agree that a person who jumps into a black holeis doomed,” says Columbia University cosmologist and best-selling author Brian Greene, “but if the black hole is big enough, you wouldn’t get spaghettified right away。”That’s small comfort, but for a good screenwriter, it’s all the wiggle room youneed。

宇宙学家一直绞尽脑汁来形容跨越黑洞“视界”或者“光线吞噬界线”之后的后果。他们搞出了一个听起来不怎么样的词：“意大利面化”(指在强引力场中物体因潮汐力作用产生的拉伸形变)。不过，这么恶心的事情可能不会立即发生，“大部分人都相信跳入黑洞后必然尸骨无存”，哥伦比亚大学宇宙学家和畅销书作者布赖恩·格林说，“但是如果黑洞足够大，你不会立刻被绞成意大利面那样”。 当然，这只是一个小小的安慰，但是作为一个优秀的编剧，说话总是要有余地的。

5.And finally: Anne Hathaway could move through time and space and help save all ofhumanity and her hair would still look fabulous.

Verdict: Who cares? Wewouldn’t have it any other way

最后，安妮·海瑟薇穿越时空拯救全人类之后，发型依旧完美。

判定：谁在乎？我们可不希望她蓬头垢面。