穿越时空的引力波

吉普索恩《星际穿越电影幕后的科学事实、有根据的推测和猜想》读后感


穿越时空的引力波_第1张图片

1968年,在神州大地如火如荼的推广大片《智取威虎山》的时候,地球的对面正在上映库布里克和克拉克合作的《2001太空漫游》,这部影片成为科幻电影难以逾越的巅峰。四十多年后,一部几乎可以与之比肩的《星际穿越》横空出世,用大量的科学事实和合理猜想堆砌出一个震撼人心的故事。

作为一个相对论和量子力学业余爱好者,在看到一些“明显与科学不符”的情节时,不禁吐槽。比如人进入黑洞后居然没有被拉成面条,比如信息能够向过去传递等等... ...

然而,当我读完这本吉普索恩的书后,对自己曾经愚蠢的想法哑然失笑。这部影片背后的科学依据,远比我能想象到的极限还要严谨。

1、毁灭人类的枯萎病。

几场沙尘暴和一点枯萎病就让人类灭亡?哪有那么简单的事!我看到这里的时候忍不住想。

不过导演宏大的设定并非我们看起来那么简单:库伯的世界其实是这样的,在几次大型天灾人祸之后,北美人口不足原来的十分之一,人类退回到农耕文明。吉普索恩和导演诺兰还邀请了四位顶级生物学家来进行了这个背景的设定,全球变暖,瘟疫,海洋异常导致的氧气减少、二氧化碳增加,以及直接导致人类粮食枯竭的泛枯萎病--一种攻击叶绿体的病原体....

读到此处,我对科学家们毁灭人类的想象力叹为观止。

2、人造虫洞。

在《星际穿越》上映一年前做广告的时候,我就在微博说虫洞是不稳定的,在穿过虫洞的时候构成人的基本粒子会灰飞烟灭。作为一个天体物理学的大师,吉普索恩肯定考虑到了这一点,所以他设计的虫洞不是“自然”形成的,在影片中暗示是由未来的人类制造的。

加来道雄在《穿越时空》中预言到人造虫洞将是未来人类时空穿越的工具,人类终将掌握回到过去的能力,但是前提是从制造虫洞的时代开始,也就是说最早只能回到制造虫洞的时代。

影片暗示人类在未来建造了虫洞,帮助现在的人类。表面看来这不符合当前的物理学定律,但是吉普索恩用五维超立方体完美的解决了这个问题。人类终将摈弃低级的三维形态,进化成五维空间的生命,在五维空间里,时间只是一个维度,昨天就像一个山谷,明天就像一座山峰,仅此而已。

3、引力波。

去年,国内几个著名星空摄影在西藏拍到了奇妙的星空照片,在高耸的珠雪山之上,星光闪烁,还有奇怪的条纹。后来证实,这是引力波引起的大气波纹。


穿越时空的引力波_第2张图片

那么,什么是引力波呢?

众所周知,牛顿发现了万有引力,但他认为引力是“超距”的,引力的传播不需要时间。爱因斯坦却不这么认为,他认为引力是以波的形式传播的,这就是引力波。

目前世界上最大的引力波探测机构就是美国的LIGO,而这个机构,恰恰就是《星际穿越》的科学顾问吉普索恩创立的,所以在这部影片中,引力波是他留给观众的一个“彩蛋”。

吉普索恩认为,库伯通过超立方体,是可以向过去的女儿传递信息的。异常的引力波制造了莫尔代码,并让墨菲明白了方程式最后组成部分。从而让人类获得了改变地球重力参数的能力,当然,改变“g”是非常惨烈的,地球引力发生巨大改变,人类不需要过多的燃料就能够让飞船远离,而地球本身也经历了巨大的撕裂,火山喷发地震频繁地壳分离。在庇护所远离地球之后,再恢复地球的重力。

4、“温柔”的黑洞和宇宙膜。

在所有关于黑洞的科普读物中,包括吉普索恩本人写的《黑洞与时间弯曲》,人掉入黑洞后是没救的,会被拉成面条。所以当库伯莫名其妙从黑洞回来的时候,我大呼这不科学。

其实,不科学是因为我没有料到吉普索恩用了膜理论。我们所在的宇宙其实很可能是更高维度超体的一个膜,所以三维宇宙中科学理论无法拯救的黑洞里,高维的超立方体是可以拯救库伯的,而在高维宇宙中,从卡冈都亚到地球100亿光年的距离,也不过相当于一个天文单位,这么近的距离,高维生命完全可以把库伯快速的推送过去的。

1985年以来,黑洞专家们通过不断的计算发现,黑洞里并不像原先的假设那么残酷,而很可能是“温柔”的,所以导演就采用了最新的科学理论,来假设卡冈都亚是一个“温柔”的黑洞,并且在奇点的位置,由高维生命放置了一个超立方体,带库伯返回。

2015年的一个夏夜,我坐公交车抵达国家天文台,在这个风景如画公园般的办公场所里,收到了作为礼物的这本书。在和杂志社的帅哥美女编辑们交流三个多小时,我想,在这片浩瀚的星空之下,还是有人在不断的思考宇宙的一切的。我们生活在一个物理学定律支配的世界,人类有能力也必须去发现、探索、掌握这些定律,并用来掌握自己的命运。

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