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《星际穿越》中的科学:虫洞像个迪斯科灯吗

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索理客 发表于 2014-11-7 09:58 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–江苏–南京 电信

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据国外媒体报道,克里斯托弗·诺兰的最新科幻大片《星际穿越》由于其中涉及黑洞以及行星探索方面的内容所具有的科学专业性而受到赞誉。这部电影的情节讲述的是一个濒临毁灭的地球。绝望中的人类派出他们最后一批宇航员,试图通过穿越时空中的隧道(虫洞),找到一个适合生命生存的新的家园。


                               
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这部影片的导演克里斯托弗·诺兰可谓大名鼎鼎,他是经典大片《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》,以及《盗梦空间》的导演。但更加令人瞩目的是,这部影片甚至还邀请到了加州理工理论物理学家基普·索恩(Kip Thorne)作为影片的执行制作人和科学顾问。他曾经为著名美国天文学家卡尔·萨根的《超时空接触》一书首次提出了“虫洞”的概念。

索恩还专门为这部影片撰写了一部配套的书,叫做《星际穿越中的科学》,该书将跟随影片上映同步发售。甚至由于在本片制作过程中涉及的一些宇宙尺度特效的计算,索恩还准备基于这些计算发表几篇科学论文。

索恩在谈论影片的幕后制作时表示:“在此前的任何好莱坞影片中都还从未有如此真实展现虫洞以及黑洞的场景。这是首次基于爱因斯坦广义相对论原理进行场景的构建。”

然而美国弗吉尼亚州国家航天研究所的斯特恩·奥登瓦尔德(Sten Odenwald)认为索恩对于虫洞的观点可能与实际情况仍然存在距离。他表示:“我不认同他有关虫洞可能像是一个迪斯科灯的最新观点。”

但不管真实的虫洞看上去是否像是一个迪斯科灯,星际穿越这部影片的确提供了一个视角,让我们思考人类在太空中长期航行的问题,甚至是为我们第一次去思考这一问题提供了很好的理由。

就在上周,维珍银河公司的“太空船2号”坠毁造成一死一伤的惨剧。在这样的时刻思考这样的问题就显得愈发有一种不同的意义。我们是否值得用大量的金钱甚至是生命的投入,去换取让游客们能够去太空“到此一游”?在这场辩论中你将看到支持者与反对者之间激烈的争议。

西斯·肖斯塔克(Seth Shostak)是总部位于加州的“搜寻地外智慧生命”(SETI)研究所的高级科学家,他是商业航天的支持者之一。以下便是他在邮件中对这一问题的回答:

他写道:“历史的经验告诉我们,从长远来看,探索可能是我们所能做的一切中最能引起思想变化和社会变革的行为。如果没有哥伦布这样的探索者,我们中的大多数人可能都还是农奴。”

从太阳系开始

如果地球上的一切真的变得极其糟糕,我们是否的确像《星际穿越》中描述的那样需要一个虫洞?西斯·肖斯塔克对此的观点是否定的。他说:“对于地球上所发生的危机,正确的应对方式应当是向我们太阳系内的其他星球进发。当然火星是首选,但或许也可以是小行星。但主要的形式应该还是在太空运行的空间站。”

奥登瓦尔德同样持有相似的看法,但相比之下内容更丰富得多。他说:“考虑到我们极为有限的资金状况,我们应当做的是殖民我们的整个太阳系。我希望将整个太阳系变成一座新的纽约城。”

就在上个月,在《赫芬顿邮报》的一篇专栏中,奥登阿尔德指出了将人类送往其他星系路线图中的一些漏洞。他说:“即便是我们到了濒临灭绝的边缘,你真的认为全球70-100亿的人们都会愿意拿出所有的钱,然后耐心等待几十年,让少数几位幸运儿乘坐飞船离开地球去往一颗遥远的星球吗?——甚至在你都不能确定那颗星球是否是宜居的情况下。”

正是这样的逻辑漏洞,提醒我们《星际穿越》毕竟只是一部影片,而不是人类虫洞远征的号召片。影片制作方的主要目标当然还是拍摄一部科幻巨制,并且能够带来滚滚票房。而如果他们的作品还能像去年的《地心引力》那样引发观众的一些严肃思考,那当然就更好了。

理论上说,相比《地心引力》,《星际穿越》应当更能引起观众的思考,因为它涉及的是一个人类命运的终极问题,即人类的长久生存以及人类种族的向外扩张。另外观众在观影过程中还将直面一些科学现象——时间膨胀,黑洞,当然还有虫洞。

虫洞的真实性

那么究竟什么是虫洞?《星际穿越》的编剧一定很喜欢这个概念,因为它可以让人物从宇宙的一个角落直接出现在另一个角落而不用面对其飞行速度是否已经超越光速的质疑。你所要做的只是扭曲时空,并借助一个超维度通道——虫洞——将A点和B点联系在一起就可以了。

在本片的情节中还出现了位于虫洞另一端的超大质量,高速旋转的黑洞的形象。这里正是索恩的科学计算发挥作用的地方,影片制作人根据索恩的计算结果制作了相应的特效。索恩的计算揭示了在黑洞引力场附近光线将会如何发生弯曲。而影片特效组则直接将索恩的设想变成了一个“怪物”——一个以接近光速疯狂旋转的黑洞。

所有为了黑洞和虫洞可视化做出的努力最后都得到了回报——惊人完美的特效。但奥登瓦尔德对此仍然非常不认同,他表示:“这里的问题就在于,你只有两种方法在宇宙中产生一个虫洞。其中之一是宇宙大爆炸,另外一种就是在一颗恒星爆炸的时候。”

搜寻宜居星球

即便我们能够制造出一个虫洞并将其作为通往另一个宇宙的通道,这样做也将是极其危险的。很难预料在虫洞的另一端将会是何种情况。

肖斯塔克表示:“我们目前已经有能力找到一些地球大小的系外行星,在未来数十年内我们还将发现地更多。但如果想找到一个和地球相似的新世界——比如要拥有富含氧气的大气层,那么实际上你所谈论的就是一个已经遍布生命的世界。那么这样可能还有出现食物的问题,还有如何面对当地的本地生命!”

“搜寻地外智慧生命”,或者叫SETI项目,或许有一天会通过无线电波或激光信号让我们首次接触外星人。但无论是好是坏,在我们目前的阶段,实际接触地外智慧生命的可能性是微乎其微的。

肖斯塔克在电子邮件中写道:“如果没有虫洞,我们想要抵达宇宙中的那些区域将会十分艰难。除非我们能够掌握一些我们目前还尚不能掌握的物理学原理(但也许那样的原理根本就不存在!),再或者我们能够掌握让人类长久休眠的技术。”

但《星际穿越》是一部好莱坞电影,拥有1.65亿美元的预算,电影制作者们可以自由的使用科幻的手法来解决现实中的挑战。但他们具体究竟是如何做的呢?好吧,你去看看电影就知道啦。


http://www.cnbeta.com/articles/344075.htm



 楼主| 索理客 发表于 2014-11-7 10:08 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–南京 电信
本帖最后由 索理客 于 2014-11-7 10:34 编辑

我认为科幻文化不断炒作“虫洞旅行”这种星际旅行方式是完全错误的,与未来的发展方向背道而驰!

对大众的引导上起了很不好的作用,未来人类可能会在这条错误道路上付出代价,或者沉浸在这种不能实现的幻想中不得自拔!
就连最激进的虫洞理论科学家也知道制造宏观虫洞也需要大量的能量,这种能量大概需要一个木星质量的正反物质湮灭完全释放!
一个木星,听起来似乎感觉还好!但是一个木星比地球重318倍,比你重25亿亿亿倍!

25亿亿亿这个数字是全世界人类体细胞总数的70万倍!与可见宇宙总恒星数差不多的全世界沙滩沙子数的1500倍!
25000000000000000000000000个你!!!而人类现今发现和制造的反物质不超过1毫克!
整个木星质量湮灭产生的能量甚至比太阳整个一生(120亿年)所释放的能量还要多,
而照射到地球上的太阳能(太阳辐射的22亿分之一)只需一秒就够地球上的所有人使用200年!
从根本上来说,即便人类占领整个银河系,吸收上千亿颗恒星的能量,也没办法制造一个虫洞!

至于黑洞链接是我们宇宙中另一个地方,还是子宇宙,抑或异次元空间,估计这个问题会困扰地球人很久很久!


但在没搞清下面是什么之前,最好不要轻易跳进去。要知道那可是黑洞,就算跳进去也不可能完整的出来!!!
还是想想如何实现亚光速旅行吧,虽然时间会长一点,但想想人类从非洲出发不也花了5万多年才遍布整个地球的吗?

几百年后,实现10%的亚光速并非不可以做到,那样的话,人类遍布整个银河系也不要100万年,
100万年对于已经120亿年的银河系来说就像一年里一节课(40分钟)的长度!一天里的7秒钟!
《三体》始终遵循光速不可逾越的爱因斯坦体系,在这点上,我还是比较钦佩刘慈欣理性!这也是他值得尊敬的原因!












点评

话说回来,如果人类能掌握创造宏观虫洞的能量,那么也并不需要肉体穿越其中 届时很有可能已经实现了物质形态的自由转化,完全可以利用量子纠缠之类的技术远程3D打印出肉身或者机器,然后把思维传送过去即可  详情 回复 发表于 2014-11-21 10:55
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zryzxy 发表于 2014-11-7 15:34 | 显示全部楼层 来自: 中国–云南–昆明–呈贡区 电信
楼上这观点不同意,当年认为用无线电远距离传送信息是不可能的需要大量能量。但现在不是实现了。你永远不知道科学会怎么发展。

点评

你倒是说说“当年” 那哪年? “认为”是谁认为的?“大量能量” 是多少能量? 举反例也要讲证据, 真是顺口就编啊  详情 回复 发表于 2014-11-21 17:12
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inter06 发表于 2014-11-21 10:55 | 显示全部楼层 来自: 中国–北京–北京 电信/星缘新动力科技有限公司电信节点
索理客 发表于 2014-11-7 10:08
我认为科幻文化不断炒作“虫洞旅行”这种星际旅行方式是完全错误的,与未来的发展方向背道而驰!

对大众的 ...

话说回来,如果人类能掌握创造宏观虫洞的能量,那么也并不需要肉体穿越其中
届时很有可能已经实现了物质形态的自由转化,完全可以利用量子纠缠之类的技术远程3D打印出肉身或者机器,然后把思维传送过去即可

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sinosuke 发表于 2014-11-21 17:12 | 显示全部楼层 来自: 澳大利亚–新南威尔士州–大悉尼–悉尼
zryzxy 发表于 2014-11-7 15:34
楼上这观点不同意,当年认为用无线电远距离传送信息是不可能的需要大量能量。但现在不是实现了。你永远不知 ...

你倒是说说“当年” 那哪年? “认为”是谁认为的?“大量能量” 是多少能量?

举反例也要讲证据, 真是顺口就编啊

点评

顺口编?具体我是记不得了。在记录片里也只有个印象。但这种从前认为不可能,现在成为事实的反例多了去。。爱因斯坦之前不也认为牛顿理论完美无缺么?在喷气发动机出现之前,除了理论上可能 谁想想过超音速飞行。。  详情 回复 发表于 2014-12-20 15:41
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zryzxy 发表于 2014-12-20 15:41 | 显示全部楼层 来自: 中国–云南–昆明–呈贡区 电信
sinosuke 发表于 2014-11-21 17:12
你倒是说说“当年” 那哪年? “认为”是谁认为的?“大量能量” 是多少能量?

举反例也要讲证据, 真是 ...

顺口编?具体我是记不得了。在记录片里也只有个印象。但这种从前认为不可能,现在成为事实的反例多了去。。爱因斯坦之前不也认为牛顿理论完美无缺么?在喷气发动机出现之前,除了理论上可能  谁想想过超音速飞行。。在几十年前几百年前又有谁能想到现在你我相隔这么远能实现理性讨论。科技都是一步一个脚印。。有理论在做错了再改。今天认为正确的东西明天未必是对的。科学亦如此。
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