揭秘《星际穿越》 虫洞黑洞是否真的存在？

《星际穿越》海报（资料图）

人民网北京11月19日电 （记者许心怡）克里斯托弗·诺兰的作品《星际穿越》11月12日登陆中国，掀起了一股观影热潮。影片所描绘的情景令人神往，宇宙飞船通过穿越虫洞，抵达另一个星系。又通过进入黑洞内部，突破时间空间的藩篱，改变了人类命运。影片中提及的“虫洞”、“黑洞”是否真的存在呢？

虫洞有三种猜想

虫洞是大家理解《星际穿越》时遇到的第一个难关。电影主角们要去寻找远在太阳系之外的星球，就必须穿越一个位于土星附近的虫洞，因为这样能够极大地减少飞行路程和时间。《星际穿越》里的虫洞表现为一个球形的通道。

虫洞是1930年代由爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的一种理论，又称爱因斯坦－罗森桥。

关于虫洞现在有三种猜想：

第一种，也是最主流的一种猜想认为，虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径。参与《星际穿越》拍摄的美国物理学家基普·索恩是这样解释虫洞的：在纸上爬行的蚂蚁感觉不到纸是平整的还是有褶皱，身处宇宙中的我们也不一定清楚宇宙在更大的空间里是平直的还是弯曲的。若超空间是弯曲的，看似距离遥远的星球就有可能相邻（直接穿过褶皱部分的距离），它们可以通过很短的虫洞连接起来。

基普·索恩的解释可能有些难理解，举个例子，我们可以把宇宙想象成一个苹果，如果一只蚂蚁想要越过这个苹果，它会沿着苹果表面走，但如果是一只吃苹果的虫子，就可以挖洞从苹果里面走，两者之间谁走的路短一目了然，宇宙中的捷径所以叫虫洞，就是基于这个比喻。

第二种，虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道，故在黑洞里能找到虫洞，黑洞和白洞我们之后会进行解释。

第三种，虫洞是时空隧道，天体物理学家们认为虫洞是一种天然的时间机器，维持虫洞的开放可以使我们回到过去或者进入未来。

需要知道的是，尽管关于虫洞的猜想与说法很多，但是至今为止还没有发现过虫洞的存在，虫洞的出现也被猜想成了自然和人造的，在这里小小地剧透一下，电影中的虫洞是人造的。

黑洞是个窟窿？

电影后半段中主角们不得不穿过的黑洞在银幕上以一道光轮环绕着的巨大球形漩涡表现,黑洞的内部是一个谁也没有到过的地方，就算是电影中表现出来的也只是导演和科学家对于黑洞内部的一些假设。

黑洞是1969年由美国物理学家约翰·阿提·惠勒命名的，黑洞的名字是因为它完全不反射光线。

南开大学物理学院副教授李磊表示，黑洞不是一个黑窟窿，而是一种密度极大的天体。从目前的研究成果看，黑洞一般由恒星演化而来。暮年的恒星，在自身引力作用下发生收缩，半径减小，中心密度增大。我们知道，质量越大，引力就越强，在恒星质量足够大、满足一定条件的情况下，其半径收缩至小于某一个值时，密度会大到在它表面的光都无法逃离的地步，这个时候天体就不可见了，我们把它叫做黑洞。

天文观测发现，除了前面所说的恒星级黑洞，在大型星系的中心还存在着由于引力坍缩所形成的超大质量黑洞，其质量可以达到太阳质量的几百万倍至一百亿倍以上。

很多人相信黑洞最后将坍缩成一个体积无穷小、密度无限大的奇点，围绕着这个奇点存在一个无法逃逸的区域，这个区域的边界称为视界。在视界以外的观察者不受视界以内任何事件的影响，也无法获得视界以内任何事件的信息。如果有人从外向内穿越了视界，那么在远处的观察者看来，视界附近的时间流逝速度也将发生特别有趣的变化。另外，从温度的角度来说，人类平安穿过视界进入黑洞的可能性也是几乎没有的。黑洞外围的温度太高，一接近它就被热成等离子体了。

为了方便大家更好地理解电影剧情，请大家在明白黑洞的概念之后和虫洞的几种说法（别忘了第二种猜想）联系起来，看的时候会有一种恍然大悟的感觉。

时间膨胀是一种物理现象

时间膨胀贯穿《星际穿越》整个剧情，电影中主角在进入太空后便遇到了时间膨胀，宇宙中主角们的时间和地球上的时间可以用“天上方一日，地上已千年”来形容，这样的时间错乱给电影增加了一丝悲凉和无奈的气氛。至于时间膨胀本身，则是一种物理现象。

举个例子，两个完全相同的时钟之中，拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢。这现象常被说为是对方的钟“慢了下来”，但这种描述只会在甲身上才正确。任何本地的时间其实都在以同一个速度前进，所以时间本身并不以人们感受到的现在的这种速度前进，当人的速度越接近极限（也就是光速）时，时间就会越来越慢。

观众观看电影时了解以上这些知识就可以了，再往下解释就必须牵扯到一系列理论和实验，专业以外的人没必要了解那么深。

有了时间膨胀效应，人们在以极高速运动的飞船上时，尽管外界已经经历了很长的岁月，自己却没什么老化，因为极大的速度会使飞船（和里面的所有物体）的时间减慢。也就是说，飞船的时钟走了一圈，地球上的时钟已经转了许多圈了。

（本文参考：人民日报 新华网 华龙网)