諾蘭的新作「星際穿越」基于美國(guó)理論(lǐ lùn)物理學(xué)家基普·索恩的理論成果，而他(tā)的理論成果基本都在他的(de)著作「黑洞與時(shí)間彎曲」一書??中，本文的(de)科學(xué)知識(shí)基本都是我在這本著作(zhù zuò)中看到總結(jié)的。
該片劇情將涉很多(hěn duō)的科學(xué)概念，包括蟲洞、黑洞理論(lǐ lùn)、相對(duì)論，萬有引力等等。


一、黑洞

基帕·索恩在(zài)「黑洞與時(shí)間彎曲」這本著作的開篇(kāi piān)講了一個(gè)一支太空探險(xiǎn)隊(duì)在太空(tài kōng)中探索黑洞的經(jīng)歷，故事挺無趣(wú qù)的，基本上就是形象地說了現(xiàn)代(xiàn dài)科學(xué)家對(duì)黑洞的研究成果：

1.什么是黑洞(hēi dòng)

黑洞是空間中有著強(qiáng)大引力的(de)超高密度的天體，假如太陽質(zhì)量不變(bù biàn)，大小卻變成乒乓球那樣，這就是太陽(tài yáng)坍縮成了黑洞。
黑洞的特點(diǎn)就是(jiù shì)有進(jìn)無出，即：
①任何東西都可以掉(diào)進(jìn)黑洞，黑洞外圍有一層“事件視界(shì jiè)”，任何東西只要過了這個(gè)“視界”，都(dōu)要掉進(jìn)黑洞。
②任何東西都不(bù)可能從黑洞里逃出來，包括光。
另外(lìng wài)，因?yàn)闆]有光從黑洞逃出，故無法(wú fǎ)直接觀測(cè)黑洞，但是從物體被黑洞(hēi dòng)吸入之前放出的紫外線、X射線等邊緣(biān yuán)信息可以獲取黑洞的存在。

2.黑洞潮汐(cháo xī)力

一只很大的飛船飛向一個(gè)(yí gè)天體，飛船頭部距離天體比較近，受到(shòu dào)的引力比較大，而尾部距離天體(tiān tǐ)比較遠(yuǎn)，受到的引力比較小，頭部(tóu bù)和尾部的引力大小的差距，就(jiù)會(huì)在飛船中間產(chǎn)生撕扯的拉力(lā lì)，這個(gè)拉力就是潮汐力。
如果天體是(shì)黑洞，質(zhì)量非常大，飛船距離黑洞距離(jù lí)越小時(shí)，造成的引力差就會(huì)(huì)越大，這就是黑洞潮汐力。這個(gè)(zhè ge)力甚至可以把飛船撕成碎片。飛船(fēi chuán)里的宇航員也同樣會(huì)受到潮汐(cháo xī)力的作用，
對(duì)于一般我們接觸的(de)物體，即使我們到達(dá)它的表面所(suǒ)產(chǎn)生的潮汐力也沒有多大，但是(dàn shì)，如果是黑洞這種超大質(zhì)量超大密度(mì dù)的天體，則有可能產(chǎn)生很大的(de)潮汐力將物體撕碎。
這個(gè)感覺很(hěn)有可出現(xiàn)在電影??劇情中。（其實(shí)(qí shí)第一個(gè)星球上的巨浪就是由黑洞(hēi dòng)巨大的潮汐力造成的。）


二、蟲(chóng)洞

下面就說說「黑洞與時(shí)間(shí jiān)彎曲」的第十四章蟲洞和時(shí)間機(jī)器這(zhè)一章的內(nèi)容：
首先，基帕·索恩說了一件(yī jiàn)他的趣事：
1985年，基帕·索恩接到多年(duō nián)老朋友卡爾·薩根的求助。卡爾寫了(le)一本科幻小說，希望把小說里的科學(xué)(kē xué)理論寫的準(zhǔn)確一點(diǎn)，想讓基帕(jī pà)·索恩指點(diǎn)一下?；涟l(fā)現(xiàn)書??中的女主角(nǚ zhǔ jué)居然掉進(jìn)黑洞然后時(shí)空穿越了(le)，這是不可能發(fā)生的。于是基帕(jī pà)寫信建議卡爾要依靠蟲洞做(zuò)星際旅行?？栃廊唤邮芙ㄗh，那小說叫(jiào)「Contact」。后來被拍成電影??叫「超時(shí)空接觸」，也是(shì)馬修主演，評(píng)價(jià)很好。
然后基帕·索恩(suǒ ēn)開始講蟲洞：

1.蟲洞在哪里

關(guān)于(guān yú)蟲洞有三種說法：
一是蟲洞(dòng)是宇宙中相距遙遠(yuǎn)的兩點(diǎn)間(jiān)的一條捷徑，就是一個(gè)蘋果，蟲子沿著(yán zhe)蘋果表面走遠(yuǎn)了，可是如果蟲子挖洞(wā dòng)從蘋果里面走就近多了，顧明(gù míng)思議，蟲子為了抄近路而在蘋果里(lǐ)挖的洞。
二是蟲洞是連接(lián jiē)黑洞和白洞或黑洞與黑洞的(de)管道，故在黑洞里能找到蟲(chóng)洞。（白洞：黑洞死亡會(huì)變成一個(gè)白洞(bái dòng)，噴射出之前黑洞吸入的物質(zhì)）
三是蟲(chóng)洞是時(shí)空隧道，能進(jìn)行時(shí)空旅行。
沒人見(méi rén jiàn)過蟲洞，有人說我們周圍到處都(dōu)是蟲洞，又有人說黑洞里(lǐ)有蟲洞，基帕·索恩在書??里又(yòu)說我們可以自己構(gòu)建蟲洞。

2.負(fù)(fù)能量物質(zhì)

蟲洞在某個(gè)時(shí)刻產(chǎn)生(chǎn shēng)，短暫地打開，然后關(guān)閉、消失。從產(chǎn)生(chǎn shēng)到消失，時(shí)間極短，短到?jīng)]有事物能(néng)在這么短的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)(yí gè)洞口穿到它另一個(gè)洞口。所以(suǒ yǐ)我們能利用蟲洞進(jìn)行時(shí)空旅行前提(qián tí)是有辦法使蟲洞一直開著，不讓(bù ràng)它消失。
基帕·索恩覺得有某種奇異(qí yì)物能貫穿蟲洞，使蟲洞一直開著(kāi zhe)。這種奇異物和人類所見的任何(rèn hé)物質(zhì)都大不一樣，它具有負(fù)能量。
要(yào)實(shí)現(xiàn)負(fù)能量其實(shí)并不難，參照系不同(bù tóng)便可實(shí)現(xiàn)。在飛船以接近光速(guāng sù)的速度接近蟲洞時(shí)，蟲洞(dòng)周圍的能量自然就成了負(fù)(fù)的。
故要進(jìn)入蟲洞，飛船的速度(sù dù)必須接近光速。

3.時(shí)間機(jī)器

假定我們能找到(zhǎo dào)蟲洞并且有某種負(fù)能量可以(kě yǐ)讓它一直開著，那么蟲洞就(jiù)可以是一個(gè)時(shí)間機(jī)器。
飛船要進(jìn)入蟲(chóng)洞，其速度要接近光速。
根據(jù)愛??因斯坦(ài yīn sī tǎn)的相對(duì)論原理，如果你在太空中(zhōng)的速度足夠快，可以做到在太空(tài kōng)中呆了幾十天，地球上卻已經(jīng)(yǐ jīng)過了幾十年，做到古人所說的天上(tiān shàng)一天地上一年，即如果你2014年坐(zuò)飛船接近光束進(jìn)行時(shí)空旅行一個(gè)月后，回到(huí dào)地球，這時(shí)發(fā)現(xiàn)地球已經(jīng)是2044年，這(zhè)就實(shí)現(xiàn)了穿越到未來。
故我們(wǒ men)可以猜想劇情，等主角們穿越到(dào)其他星際空間完成任務(wù)后，回到地球(dì qiú)，他們的兒女都和主角們一樣(yī yàng)大年齡了。
目前的科學(xué)理論表明(biǎo míng)，回到過去是不能實(shí)現(xiàn)的。

4.母子怪圈(guài quān)

雖然回到過去沒有科學(xué)依據(jù)支持，但科幻片(kē huàn piàn)畢竟是科幻的，所以出現(xiàn)回到過去(guò qù)的劇情也是有可能的。
這時(shí)(zhè shí)就有一個(gè)每部有關(guān)穿越時(shí)空的科幻片(kē huàn piàn)都面臨的問題：
假如我有時(shí)間機(jī)器(shí jiān jī qì)（蟲洞或者別的），我就能夠回到(huí dào)過去母親懷我之前把她殺死(shā sǐ)。此時(shí)，母親死了，我就不會(huì)出世(chū shì)，那又怎么會(huì)有我穿越時(shí)空來(lái)殺母親呢？這時(shí)就有這樣一個(gè)(yí gè)矛盾出現(xiàn)了。

對(duì)于這個(gè)矛盾，有兩種(liǎng zhǒng)處理方法：
①因果循環(huán)觀點(diǎn)：歷史不可改變(gǎi biàn)，我雖然想殺母親，但會(huì)有外界(wài jiè)因素使我不能成功?；蛘哒f，過去某(mǒu)時(shí)某人死了，我回到過去想救(xiǎng jiù)某人，會(huì)有其他因素阻止我救人(jiù rén)，甚至我的出現(xiàn)就是那個(gè)人死的(de)原因。
②平行宇宙觀點(diǎn)：時(shí)空不是唯一存在(cún zài)的，而是有無數(shù)個(gè)時(shí)空平行的存在(cún zài)，它們彼此之間一般情況是無法產(chǎn)生聯(lián)系(lián xì)的。這種觀點(diǎn)普遍被人接受。那么(nà me)我只是穿越到另一個(gè)平行宇宙(yǔ zhòu)，殺死了那一個(gè)時(shí)空的母親，并(bìng)不影響我穿越前那個(gè)宇宙的(de)母親。也就是說我只是穿越到別的時(shí)空(shí kōng)去了一趟而已，而不是回到過去(guò qù)或未來，更無所謂改變歷史。

星際穿越(chuān yuè)如果出現(xiàn)這種情況，諾蘭會(huì)不會(huì)有(yǒu)什么不同于以上兩種說法的新穎處理(chǔ lǐ)方法沒有呢？


三、多維空間（這一點(diǎn)(yì diǎn)是觀影后補(bǔ)的-2014.11.16）

上面的問題的(de)答案是肯定的，新穎的處理方法(fāng fǎ)就是運(yùn)用五維空間。下面說說我(wǒ)所理解的多維空間。
一維空間是(shì)線，由點(diǎn)組成。
二維空間是面，由線(yóu xiàn)組成。
三維空間是體，由面組成。人就是三維(sān wéi)生物。
四維空間是時(shí)空，由體組成。即物體(wù tǐ)花費(fèi)時(shí)間移動(dòng)形成時(shí)空。如一個(gè)人(rén)由小孩變成大人，這是一個(gè)四維事件(shì jiàn)。
五維空間由時(shí)空組成，如小明長(zhǎng)大成(chéng)了廚師是一個(gè)時(shí)空，小明長(zhǎng)大成(chéng)了老師?????是一個(gè)時(shí)空，小明長(zhǎng)大成(chéng)了警察是一個(gè)時(shí)空等等，而且不但(bù dàn)有小明還有小紅、小白、小黑小黃等等等(děng)，把這些時(shí)空當(dāng)成物體放在一個(gè)空間(kōng jiān)里成了五維空間。
六維空間是由(yóu)五維空間組成的，七維空間是由(yóu)六維空間組成的，八維空間是七(qī)維空間組成的，以此類推。

講解視頻： http://www.56.com/u71/v_NjU2MjIyNzY.html



尾言

不(bù)知道這些內(nèi)容并不影響觀影，但(dàn)知道這些知識(shí)肯定是對(duì)觀影有所(yǒu suǒ)幫助的。
目前我們對(duì)黑洞和蟲(chóng)洞的了解很多都停留在猜想(cāi xiǎng)上，這也讓電影??有很大的(de)發(fā)揮空間。我覺得電影??里的科學(xué)(kē xué)理論不應(yīng)該是觀影障礙，你不是(bú shì)科學(xué)家，你只要去相信去遵循作者(zuò zhě)的設(shè)定就好，重點(diǎn)本來就是在(zài)人性和情感上。

觀影之前最好先看(xiān kàn)一下以下五部極可能對(duì)諾蘭的(de)「星際穿越」有所影響的影片：
1.超時(shí)空接觸(jiē chù)：這部片與星際穿越有很大淵源(yuān yuán)
2.黑洞頻率：兒子??在無意中通過一臺(tái)(yī tái)老式的無線電與三十年前的父親(fù qīn)聯(lián)系上了
3.十二猴子：未來不可改變(gǎi biàn)，掙脫不了的
4.星球大戰(zhàn)：這部片激勵(lì)了(le)很多名導(dǎo)，包括諾蘭
5.2001太空漫游：從預(yù)告(yù gào)中就可以看出星際穿越有很多(hěn duō)致敬老庫的地方