星际穿越引发的现实思考

克里斯托弗·诺兰的新作《星际穿越》已经于11月7日在北美上映，11月12日登陆中国。

这部片子的一个重大看点是，片中给出了有史以来最为真实的黑洞模拟，而创作这个模拟的人，则是著名物理学家基普·索恩（Kip Thorne）。

按照索恩的说法，这个模拟的数据够他发表两篇论文了。

很多评论者也因此盛赞这是“最科学的科幻电影”。

不过，虽然黑洞本身的模拟有索恩坐镇，电影其他部分的科学就无懈可击了吗？显然，科学圈子并不这么认为，也没有被索恩这个“大牌”吓到。

以下，就是来自科研界和科学传播界的吐槽。

罗伯托·特罗塔（Roberto Trotta），天体物理学家，伦敦帝国学院高级讲师
“主要太空船永恒号（Endurance）的设定相当不错。

绕轴旋转为漫长旅途提供重力，这很好。

窗子的位置和光影旋转的关系，干得漂亮。

但我要批评一点：看不见燃料箱。

要进行星际太空旅行，你需要大量的燃料，飞船一大部分质量都应该被燃料占据才对，难以想象永恒号要用什么样的方式推进。

这个问题在他们抵达土星的时候就非常明显了：怎么减速？你得在飞船前面装一个大火箭，和你开始用来加速的火箭一样大才行。

就这么简单，不然你就会错过行星直接擦身而过。

电影里那点儿反推火箭实在是太小了。

编者注：另一方面，如果船员人数这么少，大部分时间又都在冬眠，那么这艘船看起来好像也的确太大了……也许那些看起来是生活舱的其实是燃料舱？但这又带来另一个问题：燃料舱又不需要人造重力，干嘛摆在外圈浪费能量呢。

“此外，两年时间抵达土星在我看来似乎……短了一点儿。

如果使用燃料效率最高的办法抵达，那么会花大约4.7年，还得是在行星排列在最佳位置的时候。

‘新地平线’探测器的确只花了2年4个月就飞到了土星，但那是因为人家的目的地是冥王星，飞过土星不必减速。

如果你想在土星停一下，花的时间就要多很多，因为你得踩刹车才能入轨。

编者注：理论上讲不减速倒是也可以，你可以高速一头直接撞进虫洞去（如果对驾驶精度足够自信），不过从画面上来看，他们在土星附近的速度还是太慢了。

“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。

“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。

”
菲尔·普莱特（Phil Plait），天文学家，著名天文博客“糟糕天文学”博主
“电影里NASA已经几十年没有拿到像样的资金了，他们怎么就能发射几十艘载人飞船呢？每艘恐怕花费得上千亿美元吧。

而且不可思议的是，这些飞船都是从紧贴办公楼的一个地下竖井发射出来的。

我们不清楚为啥飞船一定要载人而不能全自动操控，也不清楚为什么传回来的数据只能是低带宽的、没多少信息，在我看来这只是厚着脸皮拿出来的粗糙剧情道具，以便让库帕和他的船员不得不亲自去看一眼。

编者注：现实中NASA的经费大概只有电影里展现的零头……但是万一人家美国政府就是突然醒悟，在军队都没了的情况下还愿意全力支持太空事业呢？就算是美好理想吧。

“库帕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，因为接下来库帕（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。

“其中一颗行星距离黑洞很近，以至于出现了强烈的时间扭曲，表面一小时等于地球上七年。

我认识的好几个天体物理学家都认为在这个距离上，黑洞的潮汐力应该足以摧毁行星，但实际数学推演的结果还不清楚。

他们还在计算这个问题。

“船员在这颗行星表面发现了周期性的滔天巨浪，大浪并没有得到解释，想来是黑洞引发的潮汐力吧——但是距离黑洞这么近，这颗行星恐怕早该被潮汐锁定了，一面永远面向黑洞。

这意味着会有巨大的海水鼓包出现在正对黑洞和背向黑洞的两个方向，但是这俩鼓包相对行星表面是不会移动的，所以也不该有浪。

”
罗伯特·奈耶（Robert Naeye），天文学家，《天空和望远镜》杂志总编
“科学方面我最大的意见是当船员抵达其他星系的时候。

明明没有足够的燃料拜访所有行星，却要肉身亲自前往。

这引发了船员之间的有趣讨论，因为他们要决定拜访哪颗行星、按照什么顺序。

可是现实中，未来的宇航员会先架起望远镜，从远处研究行星大气。

使用光谱学，他们能快速而高效低决定哪些星球的环境更适合人类居住。

事实上，如果国会肯掏钱，NASA 在接下来十年里就能在地球上建起这样一台望远镜——‘类地行星发现者’（TPF）。

如果库帕的船员在太空船上架设一台类似望远镜，他们就不必浪费时间在头两个星球上了。

当然，省去了登陆也就意味着失去了剧情最富戏剧性的几个瞬间……
“电影制作者花了很大的工夫渲染出科学上准确的黑洞，包括光的弯曲。

但是他们好像忽略了多普勒效应和相对论性射束效应。

吸积盘快速环绕着黑洞旋转，其中总会有些面向观察者飞来、另一些远离观察者而去，飞来的那些物质看起来应该更蓝也更亮才对。

而且虽然电影展现了明亮的吸积盘，可是这些被吸过来的物质却没有显而易见的来源（比如附近的恒星）。

”
电影制作者们构思到的这个故事设定在一个反乌托邦的近未来：那时粮食将无法生长，人类处于灭绝的边缘。

一位退役宇航员（麦康纳饰演）被征募进行最后一次飞行任务，这个孤注一掷的任务是寻找另一个能令人类生存并复兴的星系。

诺兰的故事依赖于时间膨胀：不同角色的时间过得不一样。

为了让这点在科学上说得过去，索恩告诉诺兰他需要一个极大的黑洞——电影里这个黑洞叫“巨人”（Gargantua）——而且这个黑洞要以接近光速的速度旋转着。