《星际穿越》中的时间膨胀：接近光速才能实现 - 宇宙探索,宇宙 - 科技讯
《星际穿越》中的时间膨胀：接近光速才能实现
在电影《星际穿越》中，漫长的太空旅程途中，宇航员可以进入休眠水床休眠，并自行设定唤醒时间。其实，利用低温休眠打发时间并不是《星际穿越》的独创，在《异形》《深空失忆》《三体》等作品中，都出现了这一技术。《三体》中，休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。
& & & & 在电影《星际穿越》中，漫长的太空旅程途中，宇航员可以进入休眠水床休眠，并自行设定唤醒时间。
& & & & 其实，利用低温休眠打发时间并不是《星际穿越》的独创，在《异形》《深空失忆》《三体》等作品中，都出现了这一技术。《三体》中，休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。
& & & & 技术上的人类低温休眠，是指在极短的时间内，将人类冷冻到零下196摄氏度，让细胞停止活动，无限延长人类的生命周期。从理论上来讲，低温休眠可以做到。但是目前从技术上来看，人类还不能做到冷冻休眠并将其唤醒。主要问题是当人体温度降到零下5摄氏度时，细胞内的水分就会冻结并形成冰晶。这些冰晶会穿透细胞膜，导致严重的组织损伤。
& & & & 时间并不是永远以人们感受到的现在的这种速度进行的，它也会发生变化。它一般是和速度有关的。速度越快，越接近于极限速度，时间就会越慢。极限速度是指人们所处宇宙的极限速度是光速，但并不是所有的宇宙其极限速度都是光速，可能更快。也可能更慢。这就是所谓的时间膨胀《星际穿越》中，宇航员库珀和女家布兰德降落在米勒的星球上，星球上的1小时相当于地球上的7年。
& & & & 然而，从理论上来讲，时间变慢并非不可能。根据相对论，当人以接近光速的速度移动时，时间便会变慢。&这种现象已经得到验证。&英国皇家天文学学会主席马丁&巴斯托说，&例如，登上月球的宇航员移动速度超过地球上的人，他们的衰老速度略慢于地球上的人，但还没有达到显而易见的程度。&
& & & & 中山大学天文与空间科学研究院院长李淼认为，《星际穿越》里时间变慢是靠谱的。巨大的质量密度能够导致空间弯曲，也能导致时间弯曲。在附近，时间弯曲的表现就是时间流动变慢。
& & & & 如果移动的速度接近光速，时间变慢便成为可能。只不过，在目前的技术下，让速度接近光速仍然很难实现。
换一换
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& 科技讯版权所有4被浏览2895分享邀请回答1添加评论分享收藏感谢收起01 条评论分享收藏感谢收起写回答冷冻休眠玩“穿越”理论可行技术上还达不到：难以唤醒
《星际穿越》剧照
《星际穿越》剧照
虽然包括著名天体物理学家斯蒂芬&霍金在内的数位学者都对《星际穿越》点赞，但观众还是从这部&烧脑&大片中找到不少吐槽点。《星际穿越》所描绘的宇宙画面、地球末日危机以及人类探索星空的能力，有多少符合科学与现实。人类要做到星际穿越，还有多遥远？
《星际穿越》槽点频频
17日，媒体人孙莹坐了十几小时飞机回国后，第一件事就是去电影院看《星际穿越》。
孙莹说，&朋友圈已经被《星际穿越》刷屏了。&现在只有两种人：看过《星际穿越》和没有看过《星际穿越》的。&这下终于不怕被剧透了。&
在以&文艺&著称的豆瓣影评主页，&最受欢迎的影评&中，几乎完全被《星际穿越》占据，教文艺青年如何在不懂物理学的前提下看懂这部电影；在主打科技的果壳网上，虫洞、黑洞、时空穿梭&&《星际穿越》的每一主题下吸引了大量讨论。
对于《星际穿越》，不同的群体有着不同的关注点和解读：科幻迷们关注《星际穿越》的理论是否站得住脚，电影里面有哪些科学错误？穿过黑洞是如何生存的？文艺青年看完则会会心一笑：原来宇宙的终极答案，是爱啊！
中国科幻作家们也加入了讨论阵营：《三体》作者刘慈欣地处偏僻的山西娘子关，&一路跋涉走进了电影院。&看完之后他觉得，《星际穿越》是部比较好的科幻片，不过也没有人们推崇得那么高。但他也直言，有些地方&没看懂&。另一位科幻作家韩松第一时间发了&观后感&，他从中看到了国外的创造力和建构力，这令他感到&自卑&。
如果你以为这种讨论热潮仅是中国独有，那就大错特错了。事实上，在国外，《星际穿越》所引发的讨论热度，比国内有过之无不及。
在美国，隶属于全世界最大博物馆体系史密森尼学会的《史密森尼》杂志就发问：《星际穿越》里的宇航员，能活着穿过虫洞吗？最前沿的科技网站&连线&也向观众科普：物理学中的黑洞到底是什么样子的？
&无论是在电影圈、还是评论圈，抑或是观众群里，《星际穿越》都吸引了非常多的讨论。&影评人木易在接受新京报记者采访时说，《星际穿越》形成了一种现象。电影放映后，随着各种口碑相传，各类&史上最牛&、&烧脑&、&震撼&、&长跪不起&等标签，吊足了观众的胃口。
沙尘遮天切中当下现实
《星际穿越》中，男主角库珀为了拯救地球而冲进了黑洞&卡冈图雅&。在现实中，它则是成功击中了观众的层层&黑洞&：从科幻到情感，到当下的现实。
木易认为，《星际穿越》能够引发如此多的讨论，和电影的类型有密切的关系。&《星际穿越》是一部偏向于硬科幻的科幻电影，与其他类似于《星际迷航》、《银河护卫队》、《超体》等不同的是，该片是基于一定已有的科学理论进行影像描述和讲故事的电影，影片的科幻理论都站得住脚，是有现成科学理论作为支撑的。&
科幻迷从中看到科幻，普通观众则从中看到情感。&《星际穿越》既有为科幻迷所推崇的奇绝想象，也有打动普通观众的饱满情感。&《科幻世界》主编姚海军对新京报记者表示，即便对于虫洞、黑洞、五维空间等&酷炫&的科学理论不甚了解，电影中的那些情感依然让我们感动。
而《星际穿越》的成功不仅仅如此。作为科幻作品，它建立了和现实的紧密联系，其关于地球末日场景的呈现，成功击中了我们对于环境恶化的焦虑。科幻作品中总不乏对地球末日的想象，但是相比外星人入侵等理由，生态灾难导致地球末日，似乎更加令人心有戚戚。
尽管《星际穿越》并没有将地球毁灭归因于气候问题或者全球变暖，但是日益严峻的地球生态环境，让人们不自觉地将之与电影联系起来。影片中那漫天沙尘的景象，也会令不少观众感到&熟悉&。
就在本月，联合国发布了全球变暖报告，警告各国政府已经没有多少时间可以浪费。&联合国上周末发布的全球变暖报告，简直就是为《星际穿越》打的广告。&《华尔街日报》评论说。《纽约时报》则称，&诺兰将人们对气候变化的焦虑，转变成了一场外太空的冒险。&
&科幻作品虽然可以讲述无数光年之外的事情，但它绝不是无根浮萍。&姚海军说，&好的科幻作品，都和现实有紧密的联系，是对现实的关照。比如在《星际穿越》里面，我们看到地球的毁灭起于生态灾难、环境的恶化等，对于观众而言就有了一定的投射根基，更加容易建立起联系。&
数千计算机&造&黑洞
电影中，库珀通过黑洞&卡冈图雅&进入五维空间，最终拯救了地球。
《星际穿越》中那么多酷炫的事物之中，只有黑洞是已经被科学家证实为存在的。自从黑洞理论提出之后，它就成为了科幻作品中最受青睐的素材之一。不过，在《星际穿越》之前，任何好莱坞影片都未准确呈现过黑洞。
&卡冈图雅&在地球100亿光年外，四周充斥着耀眼夺目的光晕，周围的光线和物质因为巨大的引力发生扭曲。在静默黑暗的太空之中，这样的景色十分炫目。电影中这一转瞬即逝的黑洞场景，却是30个人、数千台计算机一年的工作成果，它也被誉为有史以来最精准的黑洞模型。
黑洞到底什么样子，却没有人见过。利用黑洞吸引眼球的电影不计其数，但少有人像诺兰一样较真，他请了和霍金齐名的理论物理学家基普&索恩坐镇，保证电影中呈现出来的特效尽可能贴近事实。索恩写了满满的方程，特效人员根据这些公式去构建黑洞模型，并模拟黑洞附近时空被扭曲的样子。
在此之前，电影从业者常常会使用一种叫做光线追踪技术的手段来渲染光和反射效果。在制作黑洞的过程中，这一工具已经无法使用，因为黑洞遵循的完全是另一套物理定律。按照索恩的方程，影片的特效团队重新编写了一套渲染效果器，一点点地渲染出来了黑洞。
这个黑洞，包括它边上的吸积盘，都非常复杂，有些单帧的渲染就需要100个小时。据《星际穿越》特效团队透露，因为计算复杂，影片的数据量变得非常惊人。最终，《星际穿越》的特效制作产生了800TB数据。
当特效人员给索恩看他们模拟出来的黑洞时，索恩意识到：&黑洞就应该是这个样子的。&由此，《星际穿越》成为影史迄今在物理上最准确描述黑洞的影片。
打开认知宇宙窗口
现代物理学中的黑洞，是建立在广义相对论的基础上的。黑洞并非一个洞，而是球状的，由质量足够大的恒星发生引力坍缩后形成。目前，天文学家已经鉴别了很多很可能是黑洞的天体。
不过，尽管影片呈现了有史以来最准确的黑洞面貌，但是它仍是一部科幻片。中科院量子学专家周正威教授告诉新京报记者，&通过黑洞进入五维空间纯属幻想，虫洞也只是从来没有证实过的科学假说。&
&片中黑洞的呈现相当合理，&伦敦帝国学院的特罗塔说，只是，人不大可能活着出来，&如果你进入了那个区域只有两种结果，要么被灼热的伽马辐射杀死，要么被引力撕碎：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。&
不过科幻作品，&重要的不是多么准确，&姚海军说，&其重要的价值，是让我们对这个宇宙或者我们所处的世界那神秘的一部分，产生好奇心，让我们去关注一下宇宙星空，关注人类作为一个物种的未来，让我们进入一个更高的维度来俯瞰人类。&
释疑 【冷冻休眠】
理论可行还无法唤醒
在电影《星际穿越》中，漫长的太空旅程途中，宇航员可以进入休眠水床休眠，并自行设定唤醒时间。
利用低温休眠打发时间并不是《星际穿越》的独创，在《异形》《深空失忆》《三体》等作品中，都出现了这一技术。《三体》中，休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。
技术上的人类低温休眠，是指在极短的时间内，将人类冷冻到零下196摄氏度，让细胞停止活动，无限延长人类的生命周期。从理论上来讲，低温休眠可以做到。但是目前从技术上来看，人类还不能做到冷冻休眠并将其唤醒。主要问题是当人体温度降到零下5摄氏度时，细胞内的水分就会冻结并形成冰晶。这些冰晶会穿透细胞膜，导致严重的组织损伤。
不过未来这项技术可能会成为现实。现在世界上已经有数家机构提供人体冷冻技术，主要是为身患绝症之人提供服务，以待未来攻克难题之后再将其解冻。
释疑 【时间膨胀】&接近光速才能实现
中国古代神话中经常出现&天上一日、地上一年&的情节。《星际穿越》中，宇航员库珀和女科学家布兰德降落在米勒的星球上，星球上的1小时相当于地球上的7年。
从理论上来讲，时间变慢并非不可能。根据相对论，当人以接近光速的速度移动时，时间便会变慢。&这种现象已经得到验证。&英国皇家天文学学会主席马丁&巴斯托说，&例如，登上月球的宇航员移动速度超过地球上的人，他们的衰老速度略慢于地球上的人，但还没有达到显而易见的程度。&
中山大学天文与空间科学研究院院长李淼认为，《星际穿越》里时间变慢是靠谱的。巨大的质量密度能够导致空间弯曲，也能导致时间弯曲。在黑洞附近，时间弯曲的表现就是时间流动变慢。
如果移动的速度接近光速，时间变慢便成为可能。只不过，在目前的技术下，让速度接近光速仍然很难实现。
释疑 【虫洞穿越】&科学假说尚未被证实
遥远的星球距离我们可能有数亿、甚至数百亿光年，怎样才能实现超距离的星际旅行呢？
&虫洞&是科学家们提出的设想，又名爱因斯坦-罗森桥，从名字上可以看出它最关键的一点就是连接的作用。
许多人喜欢用虫蛀苹果的例子来解释虫洞，即如果一只虫子要从苹果的一边爬到另一边去，如果在苹果中间咬出一条通道，那肯定要比绕过半个苹果距离更短。不过虫洞在设想中，并不是一条地洞，而是一个球体，《星际穿越》中也是这样呈现虫洞的。
虫洞在科幻作品中已经屡见不鲜。在《变形金刚3》中，威震天就试图利用虫洞把赛博坦星球的霸天虎机器人运送到曼哈顿；在《环太平洋》中，外星巨兽也是通过太平洋底的虫洞来到地球；《来自星星的你》中，都教授也是通过虫洞，最后维系了&异地恋&。
在现实中，物理学家在20世纪早期就提出了虫洞理论。不过虫洞至今没有被观测到，也没有证据证明其存在，虫洞只是没有被证实过的科学假说。冷冻休眠玩穿越理论上不可行：难以唤醒(图)
《星际穿越》剧照
《星际穿越》剧照
虽然包括著名天体物理学家斯蒂芬·霍金在内的数位学者都对《星际穿越》点赞，但观众还是从这部“烧脑”大片中找到不少吐槽点。《星际穿越》所描绘的宇宙画面、地球末日危机以及人类探索星空的能力，有多少符合科学与现实。人类要做到星际穿越，还有多遥远？
《星际穿越》槽点频频
17日，媒体人孙莹坐了十几小时飞机回国后，第一件事就是去电影院看《星际穿越》。
孙莹说，“朋友圈已经被《星际穿越》刷屏了。”现在只有两种人：看过《星际穿越》和没有看过《星际穿越》的。“这下终于不怕被剧透了。”
在以“文艺”著称的豆瓣影评主页，“最受欢迎的影评”中，几乎完全被《星际穿越》占据，教文艺青年如何在不懂物理学的前提下看懂这部电影；在主打科技的果壳网上，虫洞、黑洞、时空穿梭……《星际穿越》的每一主题下吸引了大量讨论。
对于《星际穿越》，不同的群体有着不同的关注点和解读：科幻迷们关注《星际穿越》的理论是否站得住脚，电影里面有哪些科学错误？穿过黑洞是如何生存的？文艺青年看完则会会心一笑：原来宇宙的终极答案，是爱啊！
中国科幻作家们也加入了讨论阵营：《三体》作者刘慈欣地处偏僻的山西娘子关，“一路跋涉走进了电影院。”看完之后他觉得，《星际穿越》是部比较好的科幻片，不过也没有人们推崇得那么高。但他也直言，有些地方“没看懂”。另一位科幻作家韩松第一时间发了“观后感”，他从中看到了国外的创造力和建构力，这令他感到“自卑”。
如果你以为这种讨论热潮仅是中国独有，那就大错特错了。事实上，在国外，《星际穿越》所引发的讨论热度，比国内有过之无不及。
在美国，隶属于全世界最大博物馆体系史密森尼学会的《史密森尼》杂志就发问：《星际穿越》里的宇航员，能活着穿过虫洞吗？最前沿的科技网站“连线”也向观众科普：物理学中的黑洞到底是什么样子的？
“无论是在电影圈、还是评论圈，抑或是观众群里，《星际穿越》都吸引了非常多的讨论。”影评人木易在接受新京报记者采访时说，《星际穿越》形成了一种现象。电影放映后，随着各种口碑相传，各类“史上最牛”、“烧脑”、“震撼”、“长跪不起”等标签，吊足了观众的胃口。
沙尘遮天切中当下现实
《星际穿越》中，男主角库珀为了拯救地球而冲进了黑洞“卡冈图雅”。在现实中，它则是成功击中了观众的层层“黑洞”：从科幻到情感，到当下的现实。
木易认为，《星际穿越》能够引发如此多的讨论，和电影的类型有密切的关系。“《星际穿越》是一部偏向于硬科幻的科幻电影，与其他类似于《星际迷航》、《银河护卫队》、《超体》等不同的是，该片是基于一定已有的科学理论进行影像描述和讲故事的电影，影片的科幻理论都站得住脚，是有现成科学理论作为支撑的。”
科幻迷从中看到科幻，普通观众则从中看到情感。“《星际穿越》既有为科幻迷所推崇的奇绝想象，也有打动普通观众的饱满情感。”《科幻世界》主编姚海军对新京报记者表示，即便对于虫洞、黑洞、五维空间等“酷炫”的科学理论不甚了解，电影中的那些情感依然让我们感动。
而《星际穿越》的成功不仅仅如此。作为科幻作品，它建立了和现实的紧密联系，其关于地球末日场景的呈现，成功击中了我们对于环境恶化的焦虑。科幻作品中总不乏对地球末日的想象，但是相比外星人入侵等理由，生态灾难导致地球末日，似乎更加令人心有戚戚。
尽管《星际穿越》并没有将地球毁灭归因于气候问题或者全球变暖，但是日益严峻的地球生态环境，让人们不自觉地将之与电影联系起来。影片中那漫天沙尘的景象，也会令不少观众感到“熟悉”。
就在本月，联合国发布了全球变暖报告，警告各国政府已经没有多少时间可以浪费。“联合国上周末发布的全球变暖报告，简直就是为《星际穿越》打的广告。”《华尔街日报》评论说。《纽约时报》则称，“诺兰将人们对气候变化的焦虑，转变成了一场外太空的冒险。”
“科幻作品虽然可以讲述无数光年之外的事情，但它绝不是无根浮萍。”姚海军说，“好的科幻作品，都和现实有紧密的联系，是对现实的关照。比如在《星际穿越》里面，我们看到地球的毁灭起于生态灾难、环境的恶化等，对于观众而言就有了一定的投射根基，更加容易建立起联系。”
数千计算机“造”黑洞
电影中，库珀通过黑洞“卡冈图雅”进入五维空间，最终拯救了地球。
《星际穿越》中那么多酷炫的事物之中，只有黑洞是已经被科学家证实为存在的。自从黑洞理论提出之后，它就成为了科幻作品中最受青睐的素材之一。不过，在《星际穿越》之前，任何好莱坞影片都未准确呈现过黑洞。
“卡冈图雅”在地球100亿光年外，四周充斥着耀眼夺目的光晕，周围的光线和物质因为巨大的引力发生扭曲。在静默黑暗的太空之中，这样的景色十分炫目。电影中这一转瞬即逝的黑洞场景，却是30个人、数千台计算机一年的工作成果，它也被誉为有史以来最精准的黑洞模型。
黑洞到底什么样子，却没有人见过。利用黑洞吸引眼球的电影不计其数，但少有人像诺兰一样较真，他请了和霍金齐名的理论物理学家基普·索恩坐镇，保证电影中呈现出来的特效尽可能贴近事实。索恩写了满满的方程，特效人员根据这些公式去构建黑洞模型，并模拟黑洞附近时空被扭曲的样子。
在此之前，电影从业者常常会使用一种叫做光线追踪技术的手段来渲染光和反射效果。在制作黑洞的过程中，这一工具已经无法使用，因为黑洞遵循的完全是另一套物理定律。按照索恩的方程，影片的特效团队重新编写了一套渲染效果器，一点点地渲染出来了黑洞。
这个黑洞，包括它边上的吸积盘，都非常复杂，有些单帧的渲染就需要100个小时。据《星际穿越》特效团队透露，因为计算复杂，影片的数据量变得非常惊人。最终，《星际穿越》的特效制作产生了800TB数据。
当特效人员给索恩看他们模拟出来的黑洞时，索恩意识到：“黑洞就应该是这个样子的。”由此，《星际穿越》成为影史迄今在物理上最准确描述黑洞的影片。
打开认知宇宙窗口
现代物理学中的黑洞，是建立在广义相对论的基础上的。黑洞并非一个洞，而是球状的，由质量足够大的恒星发生引力坍缩后形成。目前，天文学家已经鉴别了很多很可能是黑洞的天体。
不过，尽管影片呈现了有史以来最准确的黑洞面貌，但是它仍是一部科幻片。中科院量子学专家周正威教授告诉新京报记者，“通过黑洞进入五维空间纯属幻想，虫洞也只是从来没有证实过的科学假说。”
“片中黑洞的呈现相当合理，”伦敦帝国学院的特罗塔说，只是，人不大可能活着出来，“如果你进入了那个区域只有两种结果，要么被灼热的伽马辐射杀死，要么被引力撕碎：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。”
不过科幻作品，“重要的不是多么准确，”姚海军说，“其重要的价值，是让我们对这个宇宙或者我们所处的世界那神秘的一部分，产生好奇心，让我们去关注一下宇宙星空，关注人类作为一个物种的未来，让我们进入一个更高的维度来俯瞰人类。”
释疑 【冷冻休眠】 理论可行还无法唤醒
在电影《星际穿越》中，漫长的太空旅程途中，宇航员可以进入休眠水床休眠，并自行设定唤醒时间。
利用低温休眠打发时间并不是《星际穿越》的独创，在《异形》《深空失忆》《三体》等作品中，都出现了这一技术。《三体》中，休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。
技术上的人类低温休眠，是指在极短的时间内，将人类冷冻到零下196摄氏度，让细胞停止活动，无限延长人类的生命周期。从理论上来讲，低温休眠可以做到。但是目前从技术上来看，人类还不能做到冷冻休眠并将其唤醒。主要问题是当人体温度降到零下5摄氏度时，细胞内的水分就会冻结并形成冰晶。这些冰晶会穿透细胞膜，导致严重的组织损伤。
不过未来这项技术可能会成为现实。现在世界上已经有数家机构提供人体冷冻技术，主要是为身患绝症之人提供服务，以待未来攻克难题之后再将其解冻。
释疑 【时间膨胀】 接近光速才能实现
中国古代神话中经常出现“天上一日、地上一年”的情节。《星际穿越》中，宇航员库珀和女科学家布兰德降落在米勒的星球上，星球上的1小时相当于地球上的7年。
从理论上来讲，时间变慢并非不可能。根据相对论，当人以接近光速的速度移动时，时间便会变慢。“这种现象已经得到验证。”英国皇家天文学学会主席马丁·巴斯托说，“例如，登上月球的宇航员移动速度超过地球上的人，他们的衰老速度略慢于地球上的人，但还没有达到显而易见的程度。”
中山大学天文与空间科学研究院院长李淼认为，《星际穿越》里时间变慢是靠谱的。巨大的质量密度能够导致空间弯曲，也能导致时间弯曲。在黑洞附近，时间弯曲的表现就是时间流动变慢。
如果移动的速度接近光速，时间变慢便成为可能。只不过，在目前的技术下，让速度接近光速仍然很难实现。
释疑 【虫洞穿越】 科学假说尚未被证实
遥远的星球距离我们可能有数亿、甚至数百亿光年，怎样才能实现超距离的星际旅行呢？
“虫洞”是科学家们提出的设想，又名爱因斯坦-罗森桥，从名字上可以看出它最关键的一点就是连接的作用。
许多人喜欢用虫蛀苹果的例子来解释虫洞，即如果一只虫子要从苹果的一边爬到另一边去，如果在苹果中间咬出一条通道，那肯定要比绕过半个苹果距离更短。不过虫洞在设想中，并不是一条地洞，而是一个球体，《星际穿越》中也是这样呈现虫洞的。
虫洞在科幻作品中已经屡见不鲜。在《变形金刚3》中，威震天就试图利用虫洞把赛博坦星球的霸天虎机器人运送到曼哈顿；在《环太平洋》中，外星巨兽也是通过太平洋底的虫洞来到地球；《来自星星的你》中，都教授也是通过虫洞，最后维系了“异地恋”。
在现实中，物理学家在20世纪早期就提出了虫洞理论。不过虫洞至今没有被观测到，也没有证据证明其存在，虫洞只是没有被证实过的科学假说。
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