揭秘《星際穿越》 虫洞黑洞是否真的存在？

《星際穿越》海報（資料圖）

人民網北京11月19日電 （記者許心怡）克裡斯托弗·諾蘭的作品《星際穿越》11月12日登陸中國，掀起了一股觀影熱潮。影片所描繪的情景令人神往，宇宙飛船通過穿越虫洞，抵達另一個星系。又通過進入黑洞內部，突破時間空間的藩籬，改變了人類命運。影片中提及的“虫洞”、“黑洞”是否真的存在呢？

虫洞有三種猜想

虫洞是大家理解《星際穿越》時遇到的第一個難關。電影主角們要去尋找遠在太陽系之外的星球，就必須穿越一個位於土星附近的虫洞，因為這樣能夠極大地減少飛行路程和時間。《星際穿越》裡的虫洞表現為一個球形的通道。

虫洞是1930年代由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的一種理論，又稱愛因斯坦－羅森橋。

關於虫洞現在有三種猜想：

第一種，也是最主流的一種猜想認為，虫洞是宇宙中相距遙遠的兩點間的一條捷徑。參與《星際穿越》拍攝的美國物理學家基普·索恩是這樣解釋虫洞的：在紙上爬行的螞蟻感覺不到紙是平整的還是有褶皺，身處宇宙中的我們也不一定清楚宇宙在更大的空間裡是平直的還是彎曲的。若超空間是彎曲的，看似距離遙遠的星球就有可能相鄰（直接穿過褶皺部分的距離），它們可以通過很短的虫洞連接起來。

基普·索恩的解釋可能有些難理解，舉個例子，我們可以把宇宙想象成一個蘋果，如果一隻螞蟻想要越過這個蘋果，它會沿著蘋果表面走，但如果是一隻吃蘋果的虫子，就可以挖洞從蘋果裡面走，兩者之間誰走的路短一目了然，宇宙中的捷徑所以叫虫洞，就是基於這個比喻。

第二種，虫洞是連接黑洞和白洞或黑洞與黑洞的管道，故在黑洞裡能找到虫洞，黑洞和白洞我們之后會進行解釋。

第三種，虫洞是時空隧道，天體物理學家們認為虫洞是一種天然的時間機器，維持虫洞的開放可以使我們回到過去或者進入未來。

需要知道的是，盡管關於虫洞的猜想與說法很多，但是至今為止還沒有發現過虫洞的存在，虫洞的出現也被猜想成了自然和人造的，在這裡小小地劇透一下，電影中的虫洞是人造的。

黑洞是個窟窿？

電影后半段中主角們不得不穿過的黑洞在銀幕上以一道光輪環繞著的巨大球形漩渦表現,黑洞的內部是一個誰也沒有到過的地方，就算是電影中表現出來的也只是導演和科學家對於黑洞內部的一些假設。

黑洞是1969年由美國物理學家約翰·阿提·惠勒命名的，黑洞的名字是因為它完全不反射光線。

南開大學物理學院副教授李磊表示，黑洞不是一個黑窟窿，而是一種密度極大的天體。從目前的研究成果看，黑洞一般由恆星演化而來。暮年的恆星，在自身引力作用下發生收縮，半徑減小，中心密度增大。我們知道，質量越大，引力就越強，在恆星質量足夠大、滿足一定條件的情況下，其半徑收縮至小於某一個值時，密度會大到在它表面的光都無法逃離的地步，這個時候天體就不可見了，我們把它叫做黑洞。

天文觀測發現，除了前面所說的恆星級黑洞，在大型星系的中心還存在著由於引力坍縮所形成的超大質量黑洞，其質量可以達到太陽質量的幾百萬倍至一百億倍以上。

很多人相信黑洞最后將坍縮成一個體積無窮小、密度無限大的奇點，圍繞著這個奇點存在一個無法逃逸的區域，這個區域的邊界稱為視界。在視界以外的觀察者不受視界以內任何事件的影響，也無法獲得視界以內任何事件的信息。如果有人從外向內穿越了視界，那麼在遠處的觀察者看來，視界附近的時間流逝速度也將發生特別有趣的變化。另外，從溫度的角度來說，人類平安穿過視界進入黑洞的可能性也是幾乎沒有的。黑洞外圍的溫度太高，一接近它就被熱成等離子體了。

為了方便大家更好地理解電影劇情，請大家在明白黑洞的概念之后和虫洞的幾種說法（別忘了第二種猜想）聯系起來，看的時候會有一種恍然大悟的感覺。

時間膨脹是一種物理現象

時間膨脹貫穿《星際穿越》整個劇情，電影中主角在進入太空后便遇到了時間膨脹，宇宙中主角們的時間和地球上的時間可以用“天上方一日，地上已千年”來形容，這樣的時間錯亂給電影增加了一絲悲涼和無奈的氣氛。至於時間膨脹本身，則是一種物理現象。

舉個例子，兩個完全相同的時鐘之中，拿著甲鐘的人會發現乙鐘比自己的走得慢。這現象常被說為是對方的鐘“慢了下來”，但這種描述隻會在甲身上才正確。任何本地的時間其實都在以同一個速度前進，所以時間本身並不以人們感受到的現在的這種速度前進，當人的速度越接近極限（也就是光速）時，時間就會越來越慢。

觀眾觀看電影時了解以上這些知識就可以了，再往下解釋就必須牽扯到一系列理論和實驗，專業以外的人沒必要了解那麼深。

有了時間膨脹效應，人們在以極高速運動的飛船上時，盡管外界已經經歷了很長的歲月，自己卻沒什麼老化，因為極大的速度會使飛船（和裡面的所有物體）的時間減慢。也就是說，飛船的時鐘走了一圈，地球上的時鐘已經轉了許多圈了。

（本文參考：人民日報 新華網 華龍網)