沪天文学者教你看《星际穿越》"科学盲"听懂60%
图片说明:《星际穿越》海报展示穿越虫洞的桥段
东方网12月9日消息:《星际穿越》已上线近一个月,却依旧占据着朋友圈热门话题。电影中展现的五维宇宙、虫洞穿越等情节是否科学?上周六,中科院上海天文台联合上海电影博物馆推出了“《星际穿越》中的天文学”讲座,不仅详细地解释了片中关键词,还指出了电影中“不够科学”的情节。
2个半小时让“科学盲”听懂60%
上周六,上海电影博物馆一楼艺术影厅坐得满满当当,除了主办方临时添的加座,连走道上都坐满了人,有不少家长携带孩子前来。
这场讲座有三位主讲人:左文文是北京大学天体物理学博士,主要研究领域为类星体的光变以及高红移类星体的黑洞质量演化,现在中科院上海天文台特聘从事科学传播工作,正在翻译《星际穿越》的科学顾问Kip Thorne的科普著作《The science of interstellar (星际穿越的科学)》;龚理是科幻社团“科幻苹果核”的沙龙主持人;胡寅是留法力学硕士、独立影评人。该讲座长达2个半小时,但几乎没有早退者,不少市民表示非常感兴趣。鲍女士会后告诉记者:“我是百分百的科学盲,但这场讲座听完后觉得听懂了60%。”
穿越虫洞不可行,引力弹弓已应用
在讲座中,关于电影《星际穿越》的几个热门关键词,左文文作出了独家解释——
◆五维宇宙:我们目前生活的宇宙是四维宇宙,三维空间加上一维时间。但至今为止,多维宇宙还只是数学上的一种解。我们如何理解电影中的五维宇宙?更好的方法,是去类比三维宇宙相对于二维、四维宇宙相对于三维。第五维是空间中的一个方向,和我们三维空间的其他三维(上下、左右、前后)相似。
◆虫洞:是John Wheeler根据苹果上的虫洞命名的。对于一个在苹果上漫步的虫子来说,苹果的表皮就是它的整个宇宙,它从苹果的顶部走向底部,可以从表皮上爬过去。如果有一个虫洞,它可以通过虫洞经由果肉穿越。虫洞起到的作用是,提供了一个快捷的方式连接了一个宇宙和另一个宇宙。虫洞在数学上,是爱因斯坦广义相对论方程的一个解。虫洞会瞬间产生,瞬间消失。目前的物理规律不太可能允许在天体物理的宇宙中自然形成这样的可穿越虫洞。
◆黑洞:一种普遍的观点认为,质量较大的恒星演化到末期,耗尽了自身的燃料之后,就会化为黑洞。理论上,它和虫洞类似,都是爱因斯坦广义相对论的一个解。由弯曲的空间和时间构成。它的一个特点是有“事件视界”或者“视界”。没有任何物质能逃离视界,光也不例外。
◆时间弯曲:时间弯曲是由引力造成的。Kip Thorne认为,时间变慢得越多,引力拉力越强。在地球上,时间每天仅慢几微秒,引力拉力适度。在中子星的表面,时间每天慢几小时,引力拉力巨大。在黑洞的表面,时间缓慢地停止下来,引力拉力大到没有任何物体能逃离,即使光也不可以。
◆引力弹弓:利用这个效应,物体的运动方向和速度可以发生改变。例如你在跑道上跑步,遇到了一个比较强壮的人在快跑,他的推动可以改变你跑的方向和速度。实际上,人类已经在航空中应用到引力弹弓。
NASA的卡西尼号飞船1997年10月15日从地球发射,因携带的燃料太少以至于不能到达它的目的地——土星。而引力弹弓解决了它燃料的缺少问题。借助引力弹弓,它最终得以到达土星。
考虑视觉效果,科学理论部分妥协
“电影中情节并不完全科学,考虑到电影视觉效果,科学理论妥协了一部分。”左文文介绍说,比如片中,关于卡冈图亚吸积盘的展示就忽略了多普勒效应以及引力红移效应,因为导演不希望观众被真实的黑洞数据弄得迷茫,所以他将一些奇怪的特征拍得更正常了。
其次,吸积盘的图像中没有考虑喷流。其实物体进入黑洞时除了粘滞加热,还会产生喷流。
另外,根据上海天文台袁峰研究员的研究,吸积盘上的气体,大概有99%的物质都通过风的方式损失了,只有1%进入黑洞。“人类想进入黑洞,绝没有《星际穿越》中想象的那么容易。”袁峰说,“黑洞吸积盘存在很强的风,大部分气体都以风的形式被黑洞抛出去了,没有进入黑洞。距离黑洞越远,通过风被黑洞抛出去的几率就越大。对于宇宙飞船,宇航员需要在航行过程中仔细调整飞船的航线,才能避免被当作‘风’抛出去。很遗憾,这些最新研究成果没有在电影中呈现。”他还指出,在《星际穿越》中展现的虫洞实际上还未被真实观测过。