環球網校:物理老師告訴你如何看懂《星際穿越》
一部《星際穿越》讓文科生大呼要和物理老師談人生，這部豆瓣9.1評分的作品一經播出雖然褒貶不一，但無疑掀起了國民物理熱的浪潮，環球網校高考頻道名師為大家簡單化講解其中的相關知識，讓你在完全不懂物理學的的前提下可以看懂《星際穿越》。
前提點：什麼是蟲洞?
首先，人類目前可以感知的是四維時空，三維空間加上一維時間。然而，多種證據表明:也許我們生活在一個更高維的宇宙中，隻是人類目前科技探測不到。什麼是蟲洞?環球網校解答：在二維條件下(平面)，兩點之間的最短距離是連接兩點的直線，如果我們打破維度的限制，将一個二維平面在一個額外的維度(第三維)下進行彎折，兩點的距離就可以無限接近。這樣連接兩點的通道就是蟲洞，在二維條件下是一個圓形。而在我們所處的三維世界中，要用這種方法來連接空間中的兩點同樣需要額外的維度(第四維)來實現，而在三維的世界中(我們以及電影所處的世界)，蟲洞則以球形存在，理論上可以從任何角度進入蟲洞。作為蟲洞外部的觀察者，我們可以看到蟲洞另一端扭曲之後的景象。
疑惑1：蟲洞真實存在嗎?
環球網校高考頻道解答：蟲洞目前為止還僅僅是愛因斯坦相對論的推測，從來沒有被真實的觀測到。宇宙物理學家認為蟲洞在宇宙中無處不在，隻不過非常不穩定和存在的時間很短，并可以通過一些方法來穩定蟲洞來達到穿越時空的目的。影片的安排确實有發生的可能性并且符合目前的物理假設。
疑惑2：為什麼Cooper乘坐的飛船要不停的旋轉?
環球網校高考頻道解答：飛船之所以在離開地球大氣層後需要旋轉是為了制造重力，這樣Cooper和他的隊員們就可以像在地球上面那樣正常的生活，影片中也不需要假裝飄來飄去。當物體繞着圓心旋轉的時候，宇航員所處的參考系具有一個離心力，這就等效于重力。
疑惑3：為什麼Miller行星上面會有巨浪?
環球網校高考頻道解答：普通潮汐而已。衆所周知太陽和月球的引力可以制造潮汐，由于Miller行星靠近附近黑洞的引力場，再加上Miller行星表面的引力場較弱，形成巨浪也就不足為奇了。
疑惑4：為什麼Cooper從Miller行星返回後已經過去二十多年并且Romily已經老了?
環球網校高考頻道解答：Copper 此行所到達的恒星系與我們的太陽系有很大的區别。太陽系是一個出于青年期的恒星系統，而Miller行星所在的恒星系統極有可能是一個晚期的恒星系統，質量巨大的恒星塌陷後形成了Gargantua黑洞，而在黑洞的周圍有大量的高溫氣體和塵埃形成的吸積盤來為恒星系提供能量。這也是為什麼影片中黑洞的表面有光盤。Gargantua的質量非常巨大，導緻了Miller行星處于巨大的引力勢中。根據相對論中的描述，引力勢能可以改變時空扭曲率而導緻時間流逝發生改變。在影片中，以地球或者Romily作為觀測者的話，Miller行星的時光流逝變慢，所以才是地上一小時，天上數十年。這種由于引力場造成的時間膨脹，已經在現實中被實驗證實存在。
疑惑5：為什麼Cooper在蟲洞中可以觀察到所有的曆史事件?
環球網校高考頻道解答：其實可以歸結到蟲洞中的五維時空的問題。而五維時空則是四維空間加上非線性的時間維度，在影片中，理論上講，Cooper所處的就是上帝視角，能知曉這個五維時空中所有信息的過去、現在和未來。可以猜測的是這個蟲洞和五維時空并非自然形成，而是未來人類為了拯救過去人類而專門為Cooper和Murph建造的。
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疑惑6： 是什麼拯救了人類的未來?
環球網校高考頻道解答：影片中雖然沒有明确指出Brand和Murph研究的理論到底是什麼，但我們可以大緻猜測到應該是愛因斯坦晚年想解決的的同一場理論。而這其中最難以解決的就是引力問題。Cooper在五維時空中将機器人收集到的重要數據傳遞給Murph，讓Murph得以完成統一場理論來解決反重力飛行，這樣便可以建立巨大的空間站将全部人類送入太空，并通過蟲洞到達新世界。
以上是由環球網校名師特别整理，考生如在備考過程中遇到問題，歡迎及時查閱環球網校高考頻道或在環球網校高考頻道論壇提問。
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發布時間：2014-12-22
