茶博士

導(dǎo)演克里斯托弗·諾蘭的科幻大片《星際穿越》，其效應(yīng)如黑洞般吸引著眾人的目光。不同于普通的好萊塢科幻電影，人們對(duì)這部影片熱議如潮，其中不乏有大量科研工作者競(jìng)相評(píng)論。

《星際穿越》為何這么牛

《星際穿越》嚴(yán)格準(zhǔn)確的科技背景，以及對(duì)現(xiàn)有物理定律的忠實(shí)呈現(xiàn)，遍歷以往好萊塢科幻電影，唯有拍攝于1997年的《超時(shí)空接觸》能與之相提并論。

該片的科學(xué)顧問(wèn)基普·索恩，是美國(guó)理論物理學(xué)家，上世紀(jì)70年代，與另一位物理天王霍金，共同研究黑洞?；铡に鞫髟趨⑴c影片創(chuàng)作時(shí)提出，影片中的一切都不能違背已知物理定律，即便最離譜的劇情設(shè)定，也要依據(jù)科學(xué)推斷而不是出自編劇天馬行空的想象。說(shuō)白了就是：就算吹牛，也得打打草稿。

如此一來(lái)，如假包換的科學(xué)中，摻雜了虛構(gòu)的幻想，讓缺乏理論物理背景知識(shí)的普通的觀眾實(shí)在難以分清影片中科與幻的分界線。

星際是什么？

影片英文名Interstellar，是個(gè)形容詞，直譯就是“星際的”。似乎片名就是在提出問(wèn)題——星際是什么？中文片名則直接回答了這個(gè)問(wèn)題——星際間的穿越。

其實(shí)，關(guān)于星際，我們連個(gè)完整的理論都還沒(méi)建立，目前只是把與引力理論協(xié)調(diào)的廣義相對(duì)論拿來(lái)當(dāng)至尊寶典。

愛(ài)因斯坦100年前提出的這個(gè)理論，完全顛覆了之前人們對(duì)時(shí)間和空間概念的理解。我們通常認(rèn)為，時(shí)間對(duì)不同的地方、不同的人來(lái)說(shuō)，都是一樣運(yùn)轉(zhuǎn)的。牛頓就曾說(shuō)：時(shí)間是宇宙一種永恒不變的性質(zhì)，總以同樣的速率在改變。而愛(ài)因斯坦聲稱牛頓錯(cuò)了！

宇宙中不變的是光速，時(shí)間則是相對(duì)的。在不同的相對(duì)速度或不同時(shí)空結(jié)構(gòu)的測(cè)量點(diǎn)，所測(cè)量到的時(shí)間流逝是不同的。也就是說(shuō)，速度不同、位置不同，時(shí)間流逝會(huì)不同。只不過(guò)，在地球上造成的差異難以察覺(jué)，所以我們?nèi)匀豢梢陨瞪档卣J(rèn)為時(shí)間是一致的。但在星際間，在“星際”尺度上的穿越造成的時(shí)間差異，可以輕松超過(guò)人的一生，如此一來(lái)，你就再也不能無(wú)視真相的存在了。

影片中對(duì)包含相對(duì)時(shí)間的四維時(shí)空詮釋得相當(dāng)?shù)轿?，完全符合目前我們?duì)星際探索中已證實(shí)的物理理論。甚至最富有想象力的，關(guān)于主角穿越到更高維度時(shí)空的一段劇情也有理論依據(jù)。按照廣義相對(duì)論，確實(shí)有可能在更高維度的時(shí)空，像查字典一樣，對(duì)我們存在于四維時(shí)空的一生進(jìn)行檢索。只不過(guò)這種更高維度的時(shí)空，我們還無(wú)法洞悉其究竟，屬于建立于科學(xué)之上的“幻”。

穿越蟲(chóng)洞，科學(xué)還做不到

黑洞簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一個(gè)演化到最后階段、無(wú)法抵抗自身引力（超越錢(qián)德拉塞卡極限）而向內(nèi)坍縮的致密星體。隨恒星收縮，其表面引力場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)收縮到某一臨界半徑時(shí)，表面引力場(chǎng)強(qiáng)到光線也無(wú)法逃逸。

根據(jù)相對(duì)論，沒(méi)有東西能比光還快。于是，所有東西，就連光，都會(huì)被引力場(chǎng)拉進(jìn)黑洞。黑洞邊界稱為視界，就是光恰好無(wú)法逃逸的路徑。

根據(jù)霍金所稱的宇宙監(jiān)督原則，發(fā)生在視界內(nèi)的事物都是不可知的。視界就是一條明顯的分界線，黑洞視界內(nèi)是我們一無(wú)所知的，而視界外則是由我們用廣義相對(duì)論和量子理論可以不完全解釋的世界。

影片也就以此取巧，把那些最離譜的劇情設(shè)定，即“幻”的內(nèi)容都放在了視界內(nèi)。譬如主角通過(guò)蟲(chóng)洞的穿越。蟲(chóng)洞是有科學(xué)依據(jù)的，而蟲(chóng)洞穿越就顯得離譜了。

廣義相對(duì)論允許存在一個(gè)由時(shí)空扭曲建立的“橋”——蟲(chóng)洞，它是鏈接不同時(shí)空位置的捷徑。蟲(chóng)洞本身就可能存在奇點(diǎn)。奇點(diǎn)是因嚴(yán)重的時(shí)空畸變和引力坍縮產(chǎn)生的，一般認(rèn)為存在于黑洞視界內(nèi)，我們對(duì)它的了解還停留在想象的階段。

如果說(shuō)基于廣義相對(duì)論的宇宙大爆炸是時(shí)間的起點(diǎn)，奇點(diǎn)則可以說(shuō)是我們身處的四維時(shí)空的終點(diǎn)。若是確定了奇點(diǎn)，我們目前所知的四維時(shí)空宇宙就可以確定，其中的一切都可以知曉。而奇點(diǎn)又存在于我們無(wú)法洞悉的視界內(nèi)。所以，蟲(chóng)洞和更高維度時(shí)空的穿越這些設(shè)定都屬于“幻”的內(nèi)容。

而影片之所以設(shè)定穿越到超大質(zhì)量黑洞，以及超大質(zhì)量黑洞Gargantua本身的設(shè)定都遵循了目前基于廣義相對(duì)論的黑洞理論原則。這樣超大質(zhì)量的黑洞所具有的性質(zhì)及其較小的輻射量，都保證了主角穿越其視界時(shí)不被潮汐力撕碎的“意面效應(yīng)”發(fā)生，以及不被高能粒子烤焦的可能。

用“愛(ài)”傳遞信息

影片中男主角穿越到更高維度的時(shí)空就是這樣一種相類似的情形。諾蘭用極富想象力的視聽(tīng)效果給我們展現(xiàn)了這一幕。片中的父親在五維時(shí)空中用某種方法給女兒傳遞了信息。這也符合最新的理論研究?；艚鹪?004年對(duì)黑洞理論進(jìn)行了修正和補(bǔ)充，提出“信息守恒定律”——并非一切事物都無(wú)法擺脫黑洞，黑洞內(nèi)也可釋放出信息（黑洞輻射），視界內(nèi)外信息可以傳遞守恒。其實(shí)，可以這樣來(lái)理解，信息傳遞需要依靠某種形式的能量，而片中父女之間的愛(ài)是否就是某種可以穿越不同維度時(shí)空傳遞信息的能量呢？這些未知都在我們目前無(wú)法知曉的視界另一邊了。