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& 2005－, all rights reserved 北京豆网科技有限公司微信扫一扫，分享给好友吧。《星际穿越》解惑，分享关于马修掉入黑洞后的理解，帮助解答最难懂的部分（有剧透）
有剧透，未看影片者慎入。专门解答难懂的剧情。
看了很多关于《星际穿越》的影评，包括果壳网那些专挑毛病的技术贴，但感觉大部分人对黑洞还是不太了解，而我这些年恰好又有点时间关注黑洞，希望分享一下我知道的关于黑洞和影片的知识。技术宅不要太喷《星际穿越》，这毕竟是电影，如果喷太多就变成《物理课》了，而且我敢保证在国内没有真正了解黑洞的专家，所以不要太对影片中的科学错误挑刺。
好，言归正传，先说最难懂的一段：马哥，TAS一起脱离母船，让海瑟薇摆脱黑洞引力去埃德蒙德星球（E星）。然后马哥和TAS掉入奇怪的空间，通过给幼年墨菲发送摩尔电码的形式，帮助她解那个方程，拯救全人类，之后空间解体，马哥被扔到虫洞外面，同时时间已经过了几十年，墨菲已经百岁高龄。很多人在问，他怎么进入的那个空间，又怎么出来？墨菲如何拯救地球？为何马哥出来后时间过了那么久，而且被人发现只剩下几分钟氧气？
诺兰导演显然想表现的内容是：马哥觉得自己和女儿年龄差的太多，再通过黑洞重力拖拽回地球估计时间上也来不及了，而海瑟薇还要去E星找她的情人，他和机器人都自杀可以减轻更多重量，让海瑟薇更快的去E星，所以马哥的打算就是自杀。但是这哥们掉进黑洞后突然发现自己没死，反而进入了奇怪的空间，于是感谢造物主（The
Maker），赶快把一些他突然领悟到的东西告诉墨菲。之后他完成任务等死，结果又莫名其妙的被喷到土星轨道去了。也就是说马哥其实是抱着必死之心，而不是有步骤的。这就是电影的一种手法。现实中肯定不会是这样。
那马哥又是怎么进入黑洞，又怎么操纵时光，又如何出来的呢？
在现实中，首先飞船是根本无法接近黑洞吸积盘的，应该早就被引力潮汐拆的粉碎，即便能靠近吸积盘，也会被吸积盘上的粒子砸碎。
根据经典理论，黑洞是钱德拉塞卡半径以上恒星在最后爆炸成超新星时，因为自身引力太大而坍缩，引力强大到连光子都无法摆脱，所以所有恒星剩余物质就不断收缩成一个点，这个点密度是无限大，体积是无限小，也就是电影中说的奇点（singularity）。可以这样描述黑洞：加入我们所在的三维世界是个床，那么如果在床上放一个铅球，铅球周边的“时空”（时间和空间）就会被弯曲，弯曲的程度取决于铅球的重量。而黑洞相当于一个床上垂直向下的漏洞，漏洞底端那个点就是奇点。奇点离床表面的距离是无限远。
黑洞拥有一个事件边界（Event
Horizon），也就是光子跑不掉的边界，凡是在这个边界外的东西（比如海瑟薇和母船），也许还能逃脱黑洞，但大都也都变成了吸积盘（就是闪闪发亮的粉碎的粒子），最终受到扰动也都会掉入黑洞，这个事件边界不是物质化的，是看不见的。事件边界以内的物质，那是绝对不可能逃离黑洞的（马修和TAS）。越接近奇点，引力差越大，最后头和脚的引力差就能将人撕碎，最后连粒子顶端和底端的引力差都能将各种基本粒子撕碎，而坠入奇点后一切消失。
根据经典理论，跨越事件边界时，在边界外的人看来，因为里面的人的光子是不能飞出事件边界的，所以外面的人（海瑟薇）看到的里面的人（马修）只是他跨越事件边界那一刻的遗像，这个遗像会越来越暗直到消失，但不会有任何表情变化。而在边界内的人是根本察觉不到边界的，他事实上不知道自己已经一去不返了，直到自己变成面条。所以当马修和TAS一起往下掉的时候，他们还能看到海瑟薇在动，但是海瑟薇看到的他们已经静止不动了。这一幕就是电影要表现跨越事件边界。
但是任何物质掉入黑洞后就消失，这和宇宙能量守恒相悖，宇宙中的信息也不能凭空消失。为什么信息不能凭空消失？？？？？？？？？？？？？？因为这和我们生活的世界的因果相悖！！！！！！咱们生活的世界是有因必有果，前面一件事的发生，会导致后面一件事的结果，一个物质死亡，要么转化成其他物质，要么转化成能量，他不能就凭空消失了！！！！！！这就是火球悖论，如果物质携带的信息不能消失，那么掉入事件边界的一刹那，外面的人会看到一个巨大的火球，马修的信息会以辐射形式全部喷出来，但另一方面马修穿越事件边界是悄无声息的，事件边界也是看不到的，根本没有火球。能跟上我的思维吗？
物质掉入黑洞就消失，也和观测相悖，观测中大质量黑洞（如银河系中心半人马a星座超大黑洞）向外辐射伽马射线。既然连光都无法逃离黑洞，这射线又是哪里来的？现代黑洞物理学家霍金经过计算得出的结论是宇宙真空中不断出现量子涨落，会出现虚粒子对，然后又凭空消失，就好像一锅沸腾的汤一样，而在事件边界附近发生的量子涨落，产生了虚粒子对后，其中一个粒子落入黑洞，另一个则携带着少量信息，以光速远离黑洞。这就是所谓的黑洞蒸发，或者霍金辐射，也就是说，黑洞不是全黑的，只要时间足够长，里面的信息通过蒸发是能出来的！
这就是电影为什么要描述马修最后又被喷出来的理论基础。当然，现实中只有马修的信息以粒子形式辐射出来，他的肉身肯定是出不来了。从时间上讲，吸积盘旋转的速度可能已经接近光速，凡是越接近事件边界，时间就会越慢，到达事件边界的时候，时间相对于地球已经静止了。注意：相对论，相对论，所有一切都是相对的，这里只是以黑洞附近时间相对于地球时间来说。但是在电影中，为了给大家感官上的享受，还是让他整个人都出来了，同时，时间设定在墨菲还没死之前。
继续说掉入黑洞后如何进入了奇怪的空间。
我们可以做一个假设：你现在是一个小蚂蚁。你生活在3维时空，前后一维，左右一维，时间一维。你生活在一张纸上。在纸上有个地球，你想去特别远的纸的另一个地方，靠火箭也根本去不了，但是把纸折起来，扎个洞，你就可以从这个洞进去，从那个洞出来，这个洞就是虫洞。那马修又是如何进入奇怪的高维空间呢？
其实虫洞就是一端是黑洞，一端是白洞，马修跳入的那个超大质量黑洞，只是小蚂蚁生活的纸上的另一个洞而已，而这次他跳进这个洞在还没有从纸的另一个洞出来之前，被高维生物（比如在玩小蚂蚁的我们），让他从纸面的2维空间洞上掉到3维空间里了。这就是马修为何会从3为空间（4维时空）掉进4维空间（5维时空），然后为何又出去了。他只是在被别人玩而已。
现在再看他如何把信息传给幼年的墨菲。他进入的时空可能不止是5维，他在发送摩尔斯密码的时候是给时空中所有时间所有地点同时发送的，在他所处的空间中，时间只是普通的一维。
跟着我，我们再进行一个比较简单的想象。为什么我们的时间向前，不能向后，而三维空间可以向两个方向？可见时间这个维度和其他的维度是不同的，这也是我们所处世界的关键所在：因果关系。我们可以假设小蚂蚁住在一个气球上，气球表面是3维空间，而气球的半径（内部）是时间。不管你在三维空间怎么跑，气球永远在膨胀，永远在变大。所以我们的世界是因果的。显然，马修从气球上一个洞掉到气球外以后，他已经脱离了那个不断膨胀的气球，也就脱离了因果，时间对他来说不再有限制了，所以他可以同时将信息发送给不同时期的墨菲。
当然为什么只能在那个屋子发送，那是电影的渲染。可能是为了突出马修脑海中强烈的父女记忆。在我看来，马修在进入黑洞后早就不存在了，存在的只是他的信息，也就是他的脑电波的量子涨落，包括他的记忆和意识。而他意识中最强烈的就是墨菲，所以他修改的也就是和墨菲生活在一起的房子里的东西。
好了，现在我们明白了。首先从科学上讲电影错误很多，但大的原则是对的。马修掉进黑洞后应该变成了粒子，然后粒子和组成粒子的夸克也都被撕碎了，马修的意志，本应该以辐射和信息的形式，在几十亿年以后，从宇宙深处，也不知道哪个和他掉入黑洞有联系的白洞里被喷出来。也许我们都是更高维更高级生命体的小白鼠，生活在电脑程序里，生活在一个不断膨胀的气球上，马修是幸运的，他没有变成辐射，而是被造物主（The
Maker（翻译来自龙腾世纪，我觉得比上帝用词准确））组装回去，在墨菲死之前，把他从木星轨道上的虫洞里又扔了出来，让电影有个圆满的大结局。
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说到这里再说点别的，以上都是建立在经典黑洞理论上，也就是和诺兰搭档的那个黑洞专家的基础上的。但是………………今年1月24日霍金给《Nature》写论文，说他认识到几十年前的他自己的霍金辐射理论是错的，霍金说黑洞没有奇点，受黑洞引力影响，信息无法到达奇点，而是在到达之前就被抛出去，抛出去的时候虽然没有消失，但面目全非无法还原…………霍金还说，也就是最关键的：从吸积盘往里走，时空扰乱十分剧烈，根本没有明确的事件边界，如果没有事件边界，也就根本没有黑洞…………
另外也有人认为黑洞根本不存在，不可能有奇点，彭罗斯也说过“上帝憎恶裸奇点”。现在关于黑洞的另外几种替代理论，一个是黑洞在所谓奇点处，形成了一种新的物质状态，这种物质状态人类对其还完全没有认识。但这种状态不是密度无限大，体积无限小的奇点。另一类理论认为黑洞核心是相互缠绕旋转的夸克星，注意这可不是中子星，这说起来就复杂了，夸克组成的物质比如奇异滴可以引起我们宇宙整体发生连锁反应而消失，如果是相互缠绕的奇异夸克星，人类也是完全没有认识。
关于这些理论，可能要等到《星际穿越2》再来体现了。
宇宙很大，人类太渺小，一定要记住影片中的话：不要温柔的走入那个良夜。看看这个链接，感受一下宇宙的虚无：/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html，太空太空，真的是太空了…………
至于电影中的逻辑错误就不多说了，但我觉得开头枯萎病真的有点胡扯，不吐不快，人类真的蠢到必须种庄稼才能活下去吗？我们还有蔚蓝的海洋，海里面有各种可以捞来吃的海鲜，实在不行还可以捞海藻，为何不能是个热核战争开局？这样还能让观看的人产生更加强烈的和平意识，减少核弹，把核弹头拆了换上空间站组件，发到太空组装船坞，以后真的开发宇宙多好！美国，俄罗斯，中国，印度这些要几千枚核弹干什么……另外真的有必要移民去太空吗？电影里给出的逻辑就是，地球因为枯萎病和沙尘暴没法待了，突然发现木星轨道上有个虫洞，过去一看，对面是另一个星系，有12个星球，其中3个适合人居住…………一个全是水的星球还不如地球，地球起码还有陆地，而且沙尘暴也影响不到海洋，一个曼恩星还不如太阳系的土卫六或者木卫二，空气里是氨气，夏天才零下67度，第三个海瑟薇非要去的E星，也是因为这个才把马修和TAS扔进黑洞的，那个E星根本就是还不如火星！！！！火星近在咫尺为什么不去改造改造，非要去那些围着黑洞转的行星…………
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《星际穿越》让网友直呼“看不懂”
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为了看懂一部电影，你可能需要恶补相对论、量子力学、黑洞虫洞理论等物理知识，还需要超强的推理和反应能力!由《盗梦空间》导演克里斯托弗·诺兰编剧并执导的科幻巨制《星际穿越》12日公映，目前已引出多个话题成为微博关注的焦点。看过的网友说已“脑尽”，甚至这么形容这部片子：放映完后没有人起立鼓掌，因为全都跪着，一半跪着是因为“太好看了”，还有一半是因为“没看明白”。本报记者之前先看了一点点剧透，虽然物理当年考试成绩勉强及格，但先恶补点知识，确实觉得“挺好看的”，所以并不会去问“穿来穿去是闹嘛啊”。 扬子晚报记者 孔小平
网友直呼“脑洞大开”只能消化60%
该片长达169分钟，诺兰式强大的“烧脑”叙事情节不在话下，最让网友挠头的是各种天文、物理概念，“该片的高冷气质皆因随处可见的‘弯曲时间’、‘宇宙黑洞’、‘引力使光扭曲’等，更让本片接近科教片的行列”， “脑洞大开”那是必须的。很多网友说，走出影院还是一片混沌，估计只消化了60%。
剧情嘛，说的简单点，就是库珀和布兰德扛起拯救人类的任务，为寻找新的宜居星球踏上旅途。之后他们遇到的一系列天文、物理的理论和谜团，都需要“重力畸变”、“引力潮汐”等物理学名词及五维空间等科幻想法作支撑，为影片打上硬核科幻的标签。
草根影评大拿教物理“小白”如何看懂电影
民间酷爱电影的网友大拿们已火速出炉滚烫影评，微博知名写手@自黑狂魔唐大夫就在公映当天下午5点多上传了《如何在不懂物理学的前提下看懂的几个地方》。他也真是太贴心了，特别注明，影评中的红字部分是科普的，蓝字部分跟剧情有关。看过电影的，可以通读全文。
对物理天文一窍不通那你“看的不是电影是寂寞”
就网上影评的贴心提示，网友们也都照单收下了，不少人只转发而不看，均表示“等看完电影再来对答案”。而看过片子的网友则在评论里热烈的讨论起来了，网友@密斯猪肉卷说，活在这个世界真是太艰难了，看个电影，也要因为学渣而被歧视一下，最令人心痛的是电影看不懂就算了，连电影的解说也看不懂了，直接哭晕。
有网友一针见血地说，该片类似《地心引力》和《盗梦空间》的合体，如果你对物理、天文一窍不通就来观看该片，那很抱歉，“你看的不是电影，是寂寞！”
该片科学顾问是美国著名物理学家
该片顾问是Kip Thorne（基普·索恩），何许人也？记者查阅资料了解到，他是美国著名理论物理学家，是该片的执行制作人和科学顾问，“虫洞”概念就是他首个提出来的。不过为了让观众看懂这部片子，物理知识部分已算浅显入门了，记者看到，其中讲到科幻小说里常出现的虫洞时，甚至片中演员还用了把纸对折，纸上两点之间距离最短这样的桥段来帮助观众理解，已经算很贴心了。不过网友们也表示，这么多物理知识放到同一部片子里，还是不太容易看明白。
诺兰称影片中的科学错误是故意
诺兰在接受《纽约时报》采访时表示，一部电影所有的环节都必须为电影的内在逻辑服务，而对于《星际穿越》来说，需要遵循对于现有科学的理解和解释去帮助他更好地建立对于时空的想象。“我知道我们电影里撒的那些必须要撒的谎，同时我保证基普知道这些。”诺兰和基普决定，把关于这部电影里的科学事实出版成书，帮助有兴趣的人更好地理解影片背后的科学依据。
来看看让网友们“脑尽”的陌生又熟悉的物理知识名词—
虫洞、黑洞：一字之差傻傻分不清
@自黑狂魔唐大夫说，不要以为《星际穿越》里的黑洞长那样是给你胡来，实际上，这个黑洞估计是有史以来最棒的模型了。为什么呢？因为理论支持者是基普·索恩，他基本上是最伟大的黑洞大师之一，这个黑洞的样子可是三十个人加上好几千台电脑一年的工作结果。
正经点说，科学意义上的黑洞可不是洞，黑洞以接近光速旋转着，它的引力非常酷炫，什么都能给吸进去，引力非常大，导致靠近它的光线都会扭曲，甚至是时空。理论上讲，黑洞本是一颗恒星，然而它最终没有熄灭或爆炸，而是像做塌了的蛋奶酥一样，坍塌成一个小小的、不可逃逸的奇点。一道光轮环绕着里面的球形大漩涡，看起来似乎既从上面弯过去，也从下面弯过去了。
虫洞呢，就如上文所说，是科幻故事中星际旅行的方式，简单说，一张白纸上两点最近的距离，就是把纸折起来，虫洞就是折起来后两点之间的通道。
相对论：父亲在天上飞，女儿在地上却是岁月催
这部片子也用情节来解释了什么叫相对论。男主角库珀到达第一个星球，在上面待了几个小时，经历了一起平地而起的巨浪后，回到飞船，非常简短的过程，可等他回到飞船，当年的同伴已经白了胡子，说他已等了他们23年！地球上的女儿也已长大23岁。片尾库珀在太空被救，在太空站醒来时已124岁，但看起来仍像刚出征时的样子。
相对论，对网友来说认知度要高不少，是爱因斯坦提出来的，但估计大家也就只知道这么个提法。@自黑狂魔唐大夫在这一部分居然用上了时间效应的公式，记者看着也是醉了，文科生应该是很难理解的，反正它就是实现了“天上一小时，人间已七年”的状况。
五维空间：时间不再虚幻而成为实体
@自黑狂魔唐大夫教学道，一维数轴，二维平面，三维立体，这是初中学到的，而我们是三维生物，他还开玩笑说“三围生物是女人，这事儿按下不表”。那么四维、五维呢？片中，当地球人还在快毁灭的世界里哼哧哼哧地种玉米的时候，库珀已跌入黑洞中的五维空间，在那里，时间变成了一种实体的胶着的存在，他可以看到不同时间里女儿卧室里的情况，所以他在这里向女儿传递了信息。
国外科学圈吐槽 奋勇捉BUG
只要是科幻电影，就一定会有科学bug。国外不少天文学家、物理学家提出了本片中的一些bug。果壳网对此进行了编译，并也表示，在可能具有科学噱头的影视剧作品中，使用真正的科学顾问，这在好莱坞是一个越来越明显的趋势了。
1、“黑洞的视觉效果呈现—一团发光物质围绕着它，并逐渐被引力吞掉—是相当合理的。但是如果你进入了这个区域，那你要么会被灼热的伽马辐射杀死，要么会被引力撕开。离黑洞非常近的时候，你脚底的引力会比头顶的大很多，所以你会变成意大利面条—被撕扯成细细的一条物质。—罗伯特·特罗塔（天体物理学家，伦敦帝国学院高级讲师）
2、“电影的数学外衣相当不错—比如，黑板上的公式真的是教科书上的广义相对论公式，科学极客看了肯定心中暗爽。后来剧本说这些公式会失效，因为科学家还不理解引力和量子机制如何共同作用，这也很公允。但是电影解决这个问题的办法不过是派一个机器人下到黑洞那边去送回‘量子数据’—就这么简单？这讲不通啊。听起来只是他们编出来用以推进剧情发展的，背后没有真的物理学。”—罗伯特·特罗塔（天体物理学家，伦敦帝国学院高级讲师）
3、“库珀成功驾驶飞船穿越了虫洞，在另一边他们发现了三个行星—不知怎么的它们围绕着一个黑洞。看到这里我长叹一口气。这些行星从哪里得到热量和光线啊？好像没有恒星不行吧。热量肯定不是来自黑洞本身的，因为接下来库珀（无可避免地）要下到黑洞里面去，他也没被烤熟。所以这些行星明明附近没有热源，不知怎么的却适宜居住。—菲尔·普莱特（天文学家）
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作者：孔小平
本文来源：新华报业网-扬子晚报
责任编辑：王晓易_NE0011
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