科学怎么说,那些《星际穿越》中的神名词

作者:柠檬夸克来源:蝌蚪五线谱发布时间:2014-12-03

一部《星际穿越》感动了无数的男男女女,让人们为爱而喝彩,为地球的命运而心怀忐忑,为移民外星而憧憬。同样这部电影,也让很多人大呼看不懂,下面我就和大家一起来细细地数一数《星际穿越》中的那些神名词。

  一部《星际穿越》感动了无数的男男女女,让人们为爱而喝彩,为地球的命运而心怀忐忑,为移民外星而憧憬。同样这部电影,也让很多人大呼看不懂,下面我就和大家一起来细细地数一数《星际穿越》中的那些神名词。

 

海报

 

  一、从莫非定律谈起

  电影的开篇,就蹦出一个神名词——莫非定律,这可并不是什么物理学定律,而是一个心理学定律。它由美国的一个工程师爱德华•墨菲提出。莫非定律的内容很多,不过总结起来就一句话——如果事情有变坏的可能,那么不管这种可能性有多小,它一定会发生。
  呵呵,相当悲观的一个定律。不过它提醒我们不要忽略任何的小细节,哪怕你认为根本不可能因此而出错。
  莫非定律在欧美家喻户晓,常被人们用来描述一些意外事件。在电影的开头就提到了莫非定律,恐怕是导演要告诉我们,电影里会意外不断。

 

p2205392045

 

  二、摩尔斯电码
  在电影中,库珀利用摩尔斯电码向莫非传递信息。摩尔斯电码是美国人摩尔斯在1837年发明的,至今已有将近200年的时间。那时,最简单的电报刚刚被发明,它不能传输复杂的信息,只能传输简单的信号。
  那么如何用这些简单的信号组成文字呢?摩尔斯想到了用点(.)和线(-)两种符号来组成文字的方法。当电路短暂接通时,电报发出一个“点”的信息;当电路接通时间稍长一些时,电报发出一个“线”的信息,“线”的长度大约相当于3个“点”。这样,通过点和线的组合,就能拼写出26个英文字母和10个阿拉伯数字,从而实现信息的传递。
  到20世纪中叶,随着计算机的兴起,人们开始逐渐用二进制数字取代摩尔斯电码来传递数据。

 

莫尔斯

  三、相对论

  电影中充斥了很多关于相对论的描述和讲解,相对论是一个复杂而又匪夷所思的理论。实际上,在它刚刚被提出的时候,几乎没有人认为它是正确的。
  相对论比较复杂,并不是一两句话能说清楚的,电影中的一个情节充分阐述了相对论中的“相对”二字:当库珀回到位于土星的空间站时,他风华依旧,可是他的女儿已经变成了一个垂垂老矣的老太太。这就是时间的相对性。不要怀疑!在相对论的世界里,这是真实存在的现象。
  除了时间以外,空间、速度、位置,甚至质量都是“相对”的。

  四、五维空间

  在相对论被发现之前,人类认为自己生活在三维空间里。而在相对论的世界里,时间和空间纠缠不清,互相影响。于是三维空间变成了四维时空。
  在数学上,对“维”有严格的定义。如果某一个图形,把它放大m倍,所得到新图形的(面、体)积是原来图形的n倍,那么这个图形的维度就是:

QQ截图20141124161311

  我们举个例子来说明这个公式,一个正方形,把它的边长扩大两倍,得到的新正方形的面积是原来的4倍。所以有n=4,m=2。从而得到D=2,说明正方形是二维图形。

  如果你能画出一个图形,把它放大2倍,就可以得到32个原图,那一定是个五维的图形。在这个公式下,我们不仅可以定义高维空间,还可以定义小数维,比如1.3456维空间。
  实际上,我们并不知道有没有高维空间,五维以上的所有维度,都是人们想象出来的。

  五、虫洞

  宇宙中一种可以穿越时空的结构。它是人们想象出来的,到目前为止,并没有任何实验和观测结果支撑虫洞理论。尽管如此,虫洞仍然成为众多科幻小说和电影的主角。

  六、黑洞

  大质量恒星在死亡之后演化出来的一类天体。黑洞的质量极大,可以达到太阳质量的数千、数万,乃至数亿倍。黑洞的引力极大,以至于连光都不可能脱离黑洞的引力到达地球。所以我们无法直接观测黑洞,只能通过观察黑洞周围天体的运动来研究黑洞。

2

  七、奇点
  位于黑洞正中心的一个点。理论物理学家们认为,黑洞所有的质量都集中在这个点上,这个点的体积为0,密度为无穷大。不过体积为0这件事显然是不正确的,它违反了量子力学的基本原理。
  实际上,到目前为止,人类并不知道那个点到底是什么样子的,所以称它为奇点。如果有朝一日我们弄清了它的结构,它就不再是奇点了。

  八、引力潮汐
  当你站在地面上的时候,你的头和你的脚与地心的距离是不一样的。所以,你的头和脚所受到的地球的引力也是不一样的。这个引力差在物理学上被称为潮汐力,也称为引力潮汐。
  地球表面的引力并不强,潮汐力很小,所以我们毫无感觉。可是在黑洞和虫洞的附近,就不一样了,那里引力很强,潮汐力大到可以撕碎我们的身体,直接把我们分解为基本粒子!

1

 

  九、引力弹弓
  引力弹弓指的是利用行星的引力来给太空探测器加速的方法。当探测器向外太空飞行的时候,由于受到太阳引力的影响,速度会越来越慢。我们可以用火箭来为探测器加速,不过火箭所能携带的燃料是有限的,怎样才能既节省燃料,又快速前进呢?
  科学家们利用大行星的引力来完成这一任务。在探测器被发射之前,科学家们就会计算好它的轨道,让它在飞行途中刚好可以掠过某颗大行星,利用大行星的引力对探测器进行加速,然后脱离大行星的引力场,继续飞向外太空。
  到目前为止,已经有伽利略号、尤利西斯号、信使号等多个星际探测器使用这一方法来改变自己的速度。

  十、牛顿第三定律
  这是300多年前牛顿发现的一条物理学中最基本的定律。它讲的是如果你对一个物体施以力的作用,那么这个物体一定会对你施以一个同样大小的反作用力。
  布兰德的飞船要离开黑洞的引力场,必须有人给它施加一个与引力方向相反的力。库珀用自己的飞船给布兰德的飞船施加了这个力。于是他自己被加速推向黑洞,从而推动了剧情的发展。


 

版权信息