星际穿越里的物理知识

1.大神普及《星际穿越》的天文物理学知识

看《星际穿越》前必懂的18个天文物理:

TOP.1:黑洞真是洞?

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TOP.2:什么是虫洞?【No.1】

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TOP.3:什么是虫洞?【No.2】

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TOP.4:五维空间

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TOP.5:奇点

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TOP.6:时间膨胀

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TOP.7:与女主人公名字相同的定律:墨菲定律

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TOP.8:我们熟识的“相对论”

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TOP.9:引力弹弓

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TOP.10:如果真有高维空间,为什么我看不到?

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TOP.11:什么是穿越?

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TOP.12:虫洞真实存在吗?

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TOP.13:为什么Cooper乘坐的飞船要不停的旋转?

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TOP.14:Cooper航行的目的地是哪?离地球有多远?

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TOP.15:为什么Miller行星上面会有巨浪

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TOP.16:为什么Cooper从Miller行星返回后已经过去二十多年并且Romily已经老了?

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TOP.17:真实的虫洞和黑洞看起来是什么样子的?

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TOP.18:Murph的鬼魂是怎么回事?为什么Cooper在虫洞中可以观察到所有的历史事件?Cooper和Murph是怎样实现通讯的?

2.《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。

3.《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。

4.科幻影片《星际穿越》正风靡全球,该片中涉及了天体物理的许多知

A、宇航员在空间站内处于漂浮状态,是因为宇航员处于完全失重状态,重力提供其绕地球圆周运动的向心力,故A错误.B、根据相对论可知,尺缩效应是相对的,地球上的米尺如果被带上该行星,相对于该行星静止时,尺的长度相同.故B错误.C、根据万有引力提供向心力GMmR2=mv2R,得v=GMR,故v地v月=M地M月•R月R地=ab,故C错误.D、卫星所受地球引力与月球引力的大小恰好相等,根据万有引力定律,有:GM地mr地2=GM月mr月2解得:r月r地=M月M地=181=19又因为r月+r地=L,所以r地=0.9L,即此处到地心的距离为0.9L,故D正确.故选:D.。

星际穿越里的物理知识

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