星際穿越中用到了哪些物理知識

A. 《星際穿越》里有哪些物理知識

說說「黑洞與時間彎曲」的第十四章蟲洞和時間機器這一章的含談內容：
首先，基帕·索恩說了一件他的趣事：
1985年，基帕·索恩接到多年老朋友卡爾·薩根的求助。卡爾寫了一本科幻小說，希望把小說里的科學理論寫的准確一點，想讓基帕·索恩指點一下。基帕發現書中的女主角居然掉進黑洞然後時空穿越了，這是不可能發生的。於是基帕寫信建議卡爾要依靠蟲洞做星際旅行。卡爾欣然接受建議，那小說叫「Contact」。後來被拍成電影叫「超時空接觸」，也是馬修主演，評價很好。

然後基帕·索恩開始講蟲洞：

一、蟲洞在哪裡

關於蟲洞有三種說法：

一是蟲洞是宇宙中相距遙遠的兩點間的一條捷徑，就是一個蘋果，蟲子沿著蘋果表型襪面走遠了，可是如果蟲子挖洞從蘋果裡面走就近多了，顧明思議，蟲子為了抄近路而在蘋果里挖的洞。

二是蟲洞是連接黑洞和白洞或黑洞與黑洞的管道，故在黑洞里能找到蟲洞。（白洞：黑洞死亡會變成一個白洞，噴射出之前黑洞吸入的物質）

三是蟲洞是時空隧道，能進行時空旅行。

沒人見過蟲洞，有人說我們周圍到處都是蟲洞，又有人說黑洞里有蟲洞，基帕·索恩在書里又說我們可以自己構建蟲洞。

二、負能量物質

蟲洞在某個時刻產生，短暫地打開，然後關閉、消失。從產生談租碰到消失，時間極短，短到沒有事物能在這么短的時間內從一個洞口穿到它另一個洞口。所以我們能利用蟲洞進行時空旅行前提是有辦法使蟲洞一直開著，不讓它消失。

基帕·索恩覺得有某種奇異物能貫穿蟲洞，使蟲洞一直開著。這種奇異物和人類所見的任何物質都大不一樣，它具有負能量。

要實現負能量其實並不難，參照系不同便可實現。在飛船以接近光速的速度接近蟲洞時，蟲洞周圍的能量自然就成了負的。

故要進入蟲洞，飛船的速度必須接近光速。

三、時間機器

假定我們能找到蟲洞並且有某種負能量可以讓它一直開著，那麼蟲洞就可以是一個時間機器。

飛船要進入蟲洞，其速度要接近光速。

根據愛因斯坦的相對論原理，如果你在太空中的速度足夠快，可以做到在太空中呆了幾十天，地球上卻已經過了幾十年，做到古人所說的天上一天地上一年，即如果你2014年坐飛船接近光束進行時空旅行一個月後，回到地球，這時發現地球已經是2044年，這就實現了穿越到未來。

故我們可以猜想劇情，等主角們穿越到其他星際空間完成任務後，回到地球，他們的兒女都和主角們一樣大年齡了。

目前的科學理論表明，回到過去是不能實現的。

B. 諾蘭科幻電影星際穿越中的物理知識，符合現實嗎

諾蘭科幻電影中的星際穿越隱含的物理知識可能不符合現實。

大名鼎鼎的導演——諾蘭有著眾多的作品，但是我們今天在所談論的話題並不是這位和他的作品，而是發現他的作品中幾乎都無一例外的有著這樣的一個共同點：星際穿越。這種現象給人一種視覺上的享受，但是在視覺享受之餘，我們要思考這樣的一個問題，這種星際穿越是不是真的在現實生活中存在，這種現象有蘊含著哪些的物理知識呢？

黑洞，稱它為黑洞，是黑洞的引力非常大，想要靠近他的物質都會被吸收進黑洞的內部，光都無法逃離雀攜，所以時間一長，人們習慣的把這種天體成為黑洞了沒有相關可靠的證據能夠證明蟲洞存在的准確性，所以星際穿越這種現象只有在科幻電影里才能見到他的神奇了，所氏鬧以，星際穿越中的物理知識是不符合現實的。

C. 問：星際穿越。包括什麼物理學原理超正方體是誰弄出來的

星際穿越沒說超立方是誰造出來的
基本原理就是蟲洞。
簡單舉個例子說明原理，紙是二維的平面，紙上兩點間直線最短，但是在三維的空間中把紙折疊，則兩點間距離為0。人類所在的世界是三維的空間加時間，即四維。超立方是五維空間，男主進行了類似於上述折紙的操作，使自己的時空和女兒所在的時空重合於一點。
但是這並不意味著人類可以「穿越」，能穿越時間的只有重力，而重力可以影響時間的流逝速度，於是男主利用山檔這個方橡唯缺法向女兒梁辯傳遞信息。

D. 如何理解《星際穿越》中的引力與時間的關系

《星際穿越》中的引力與時間的關系：

1、廣義相對論認為引力場會讓時間變慢。影片中一小時相當於7年的水行星距離黑洞很近，處於黑洞的巨大引力場。而母船離黑洞很遠，受到的黑洞引力要小得多。兩者之間時間流速是不一樣的。

2、Cooper回到人類的太空站，他和其他人的時間差異變得更大了。這是因為他進入了黑洞，在更大的引力場中，他的時間流速進一步變慢了。理論上在黑洞內部的時間相對於外面是靜止的。

3、Brand在黑洞外看著Cooper落進黑洞，她發現當Cooper墜落的速度越來越慢，當他落到黑洞視界邊緣的時候就停下來了，然後慢慢變暗，消失。這是因為來自Cooper的光線不能逃離黑洞的引力。

(4)星際穿越中用到了哪些物理知識擴展閱讀

《星際穿越》是克里斯托弗·諾蘭執導的一部原創科幻冒險電影，由馬修·麥康納、安妮·海瑟薇、傑西銷滲卡·查斯坦及邁克爾·凱恩主演，基於知名理論物理學家，諾貝爾物理學獎得主基普·索恩的黑洞理論經過合理演化之後，加入人物和相關情節改編而成。

《星際穿越》主要講述了一隊探險家利用他們針對蟲洞的新發現，超越人類對於太空旦扒旅行的極限，從而開始在廣袤的宇宙中進行星際航行的故事 。

在不遠的未來，隨著地球自然環境的惡化，人類面臨著無法生存的威脅。這時科學家們在太陽系中的土星附近發現了一個蟲洞，通過它可以打破人類的能力限制，到更遙遠外太空尋找延續生命希望的模斗昌機會。

一個探險小組通過這個蟲洞穿越到太陽系之外，他們的目標是找到一顆適合人類移民的星球。在這艘名叫做「Enrance」的飛船上，探險隊員著面臨著前所未有，人類思想前所未及的巨大挑戰。

(4)星際穿越中用到了哪些物理知識擴展閱讀：網路--《星際穿越》

E. 《星際穿越》中涉及到哪些高中物理知識

高中的可不夠呀，星際穿越里的科技超地球現有科技一萬年都差不多。蟲洞，曲率航行，光牽引，電磁護罩。現在的科技一點都不沾邊。如果星際穿越里的科技和現在的科技對比的情況下。就像是一個坦克對一個剛出生的嬰兒。完全沒有可比性。

F. 《星際穿越》涉及哪些科學知識

一、黑洞：黑洞一種不會向外界發射或反射任何光線的物質，一切物體接近黑洞都會被吞噬包括光，因此人們無法看見它。

二、蟲洞：蟲洞是在1930年由愛因斯坦和納森·羅森假設提出的，認為蟲洞是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道（白洞與黑洞），認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。

四、超立方體：影片里主角在脫離飛船之後，並沒有掉進黑洞，而是進入了一個把時間量化的盒子里，也就是五維空間，於是主角便通過這個盒子向三維空間自己的女兒傳送數據，最後解開了方程，帶領大家在土星建造了殖民空間站。

這個盒子是超級文明的創造，並且這個文明把時間作為一個維度嵌入了立方體中。這個超立方體的一個「面」在三維空間中，我們現實生活所處的時空卻是 四維空間，我們只能感知三維空間和線性的時間維度。五維時空則是 四維空間加上非線性的時間維度，而那個時間維度又可以輕松讓庫珀通過引力影響過去，最後通過引力操縱手錶的指針，傳遞給女兒世界內部關於量子引力的關鍵信息，最終使得人類得以操縱引力離開地球。

G. 星際穿越中提到的科學

《星際穿越》最出色之處在於：它前所未有地把科幻小說中的高度概念化的科幻構思和科學假說以視覺方式呈現出來，包括黑洞、蟲洞、奇點、五維空間、時間膨脹與壓縮(相對論)、全球食物危機、類地行星探索、深度休眠、墨菲定律等等。這個電影故事如果放到科幻小說中，可以說毫不新奇，甚至只及得上四五十年前的科幻小說設定。其實這個電影很像一部中國科幻小說：鄭文光先生的《飛向人馬座》！《星際穿越》的後半段很接近這個小說，就是男主在飛行的過程中燃料不夠，藉助黑洞的力量進入另外的一個空間維度。這部電影能夠把另外一個空間維度用視覺的效果體現出來，個人感覺太神奇了。還有一點就是影片把一些枯燥復雜的教科書的理論知識與情大帆大感結合起來，在這一點上，整體提高了電影的熱度，因為人們都是有感情的動物。

    接下來給大家重新科普一下影片中的科學知識。

黑洞是空間中有著強大引力的超高密度的天體，假如太陽質量不變，大小卻變成乒乓球那樣，這就是太陽坍縮成了黑洞。

黑洞的特點就是有進無出，即：

①任何東西都可以進入黑洞，黑洞外圍有一層「事件視界」，任何東西只要過了這個「視界」，都要掉進黑洞。

②任何東西都不可能從黑洞里逃出來，包括光。另外，因為沒有光從黑洞逃出，故無法直接觀測黑洞，但是從物體被黑洞吸入之前放出的紫外線、X射線等邊緣信息可以判斷黑洞的存在。

一隻很大的飛船飛向一個天體，飛船頭部距離天體比較近，受到的引力比較大，而尾部距離天體比較遠，受到的引力比較小，頭部和尾部的引力大小的差距，就會在飛船中間產生撕扯的拉力，這個拉力就是潮汐力。

蟲洞在某個時刻產生，短暫地打開，然後關閉、消失。從產生到消失，時間極短，短到沒有事物能在這么短的時間內從一個洞口穿到它另一個洞口。所以我們能利用蟲洞進行時空旅行前提是有辦法使蟲洞一直開著，不讓它消失。

關於蟲洞有三種說法：

一是蟲洞是宇宙中相距遙遠的兩點間的一條捷徑，就是一個蘋果，蟲子沿著蘋果表面走遠了，可是如果蟲子挖洞從蘋果裡面走就近多了，顧明思議，蟲子為了抄近路而在蘋果里挖的洞。

二是蟲洞是連接黑洞和白洞或黑洞與黑洞的管道，故在黑洞里能找到蟲洞。（白洞：黑洞死亡會變成一個白洞，噴射出之前黑洞吸入的物質）

三是蟲洞是時空隧道，能進行時空旅行。沒人見過蟲洞，有人說我們周圍到處都是蟲洞，又有人說黑洞里有蟲洞，基帕·索恩在書里又說我們可以自己構建蟲洞

電影中，男主人公通過進入「第五滾豎維度」看見了原來自己的生活，並給當時的女兒以提示從而改變了未來。

        現在宇宙學家將時間看作第四維，而第五維指的是能量無界限，是由無數個第四維時間組成的平面。想像一下，就像你轎絕面前有一堵牆由無數的豎線組成，每一條豎線就是一條第四維時間線，透過每一條時間線都能看到在這個時間點三維空間里發生的事情，在「第五維度」 的世界裡沒有時間或是空間的界限。

看到這里有沒有感覺很神奇，這部影片是我看到評分最高的一部科幻影片，有點燒腦，如果了解過愛因斯坦的性相對論，看起來就沒有那麼枯燥了，趕緊去重溫一下吧！^_^

H. 星際穿越中的物理常識

1. 大神普及《星際穿越》的天文物理學知識
看《星際穿越》前必懂的18個天文物理：

TOP.1：黑洞真是洞？

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TOP.2：什麼手爛是蟲洞？【No.1】

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TOP.3：什麼是蟲洞？【No.2】

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TOP.4：五維空間

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TOP.5：奇點

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TOP.6：時間膨脹

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TOP.7：與女主人公名字相同的定律：墨菲定律

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TOP.8：我們熟識的「相對論」

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TOP.9：引力彈弓

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TOP.10：如果真有高維空間，為什麼我看不到？

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TOP.11：什麼是穿越？

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TOP.12：蟲洞真實存在嗎？

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TOP.13：為什麼Cooper乘坐的飛船要不停的旋轉？

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TOP.14:Cooper航行的目的地是哪？離地球有多遠？

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TOP.15：為什麼Miller行星上面會有巨浪

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TOP.16：為什麼Cooper從Miller行星返回後已經過去二十多年並且Romily已經老了？

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TOP.17：真實的蟲洞和黑洞看起來是什麼樣子的？

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TOP.18:Murph的鬼魂是怎麼回事？為什麼Cooper在蟲洞中可以觀察到所有的歷史事件？Cooper和Murph是怎樣實現通訊的？
2. 如何在不懂物理學的前提下看懂《星際穿越》的幾個地方
一維數軸，二位平面，三維立體，這是初中學的常識，而是三維生物，活在四維空間里。

當然三圍生物是女人，這事兒按下不表。

四維是什麼？可以理解為時間的走向，也可以理解為事情發生的順序。實際上「時間」這個東西是自己定的，完全不符合科學定義，不過要森薯鎮這么理解也無所謂，反正好理解。

坐標系都學過吧？初中時候畫的。二維就是兩條，X,Y；三維就是三條，X,Y,Z。是三維的生物，在Z軸上拱來拱去，現在就只能看到X和Y軸了，也就是說，看到的東西，是平面。

為什麼呢？在Z軸上過日子，站在Z軸的任意一個點放眼望去，當然看到的是X和Y軸了。Z軸上有好多好多個點，每個點放眼望去，都是平面。

要這樣還不理解的話給再舉一個例子：是個二維生物，不是說是個二次元。的世界現在只有此粗兩條軸了：X,Y。假設今天站在X軸上一個點，放眼望去，只能看到沿著這個點和X軸垂直的，和Y軸平行的一條線。

I. 《星際穿越》涉及了哪些科學理論

《星際穿越》是基於愛因斯坦的廣義相對論，結合基普·索恩的黑洞理論以及多維時空的量子物理理論演化出來的。蟲洞是1930年代由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的，認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。

J. 《星際穿越》涉及哪些科學知識

1. A worm hole could open in space, providing a short cut from one side of the universe to the other. Verdict: Mostly true
打開的蟲洞可以撕裂空間，給我們提供穿越宇宙的捷徑。判定：基本正確
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。
蟲洞是現代宇宙學中普遍接受的概念，而它的流行主要得益於索恩定理。蟲洞的主要觀點是：當時空被當作一種布料而不是空間時，只要時機合適，它就可以折疊。然而，在布料上開一個可以穿越宇宙的口子並不容易。為此，普林斯頓的宇宙學家理查德·戈特表示，我們需要一種負能量，即一種低於零的能量狀態，去打開並維持時空之門。我們可以在實驗室嘗試製造這種狀態，可是這與真實的蟲洞相差甚遠，但我們可以以此來證明這種理論。
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。
《星際穿越》未曾注意到的一點是蟲洞是如何產生的。為了折疊時空，我們需要一個巨大的物體去建造一個重力場，而在電影中，這個物體要相當於100萬個太陽，戈特說。我們在何處安放這樣一個龐然大物會決定周邊世界是否混亂，但在電影中，這種混亂顯然並沒有發生。
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
像黑洞那樣的龐然大物，如果離它的重力場太近，時間就會比地球上的走得更慢。判定：正確
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。
繼續將時空當作一張像彈簧床一樣展開的的布料，並在上面放上一顆五百磅的炮彈。這就像黑洞和它的重力場。布料上豎線是空間，橫線是時間，只有布料其他部分扭曲，炮彈才會扭曲。這就意味著所有的一切都會被延長，包括你下一個生日到來的時間。這是個簡單的事實，除非你想花些時間用各種公式去證明它，但相信我，你不會這樣做的。
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。
關於黑洞普遍被接受的觀點是黑洞的引力太強大，連光線也無法逃脫，這也黑洞名稱的由來。然而，即使物理學定律也有漏洞，其中有一個著名的就是霍金輻射(猜猜是誰發現的)。當一個物質掉入黑洞之後，它會產生另一種反物質。但是，自然界討厭一切不平衡，就像借錢不還債一樣，自然界不喜歡只有反面而沒有正面。所以黑洞釋放出一種顆粒來中和所有物質。不計其數的顆粒形成傾瀉而出的攜帶信息的能量，這就是黑洞中無線通訊進行的方式。這幾乎就像從黑洞的大嘴中向休斯敦發送無線電波一樣，但你需要邁更大的一步。
4.Itwould be possible to survive the leap into the black hole from which you hopeto do your communicating in the first place.
Verdict: False—except…
跳入黑洞後，你可能還有時間發個通訊，然後再屍骨無存。
判定：錯誤——除非……
Cosmologists vie for the best term to describe what would happen to you if youcrossed over a black hole』s so-called event horizon, or its light-gobbling threshold. The winner, in a linguistic landslide:spaghettification—which does not sound good. But that nasty end may not happen immediately. 「Most people would agree that a person who jumps into a black holeis doomed,」 says Columbia University cosmologist and best-selling author Brian Greene, 「but if the black hole is big enough, you wouldn』t get spaghettified right away。」That』s small comfort, but for a good screenwriter, it』s all the wiggle room youneed。
宇宙學家一直絞盡腦汁來形容跨越黑洞「視界」或者「光線吞噬界線」之後的後果。他們搞出了一個聽起來不怎麼樣的詞：「義大利面化」(指在強引力場中物體因潮汐力作用產生的拉伸形變)。不過，這么惡心的事情可能不會立即發生，「大部分人都相信跳入黑洞後必然屍骨無存」，哥倫比亞大學宇宙學家和暢銷書作者布賴恩·格林說，「但是如果黑洞足夠大，你不會立刻被絞成義大利面那樣」。 當然，這只是一個小小的安慰，但是作為一個優秀的編劇，說話總是要有餘地的。
5.And finally: Anne Hathaway could move through time and space and help save all ofhumanity and her hair would still look fabulous.
Verdict: Who cares? Wewouldn』t have it any other way
最後，安妮·海瑟薇穿越時空拯救全人類之後，發型依舊完美。
判定：誰在乎？我們可不希望她蓬頭垢面。