《星际穿越》在国内刚刚上映就获得了大量好评，不少人此时或许正准备买票，想要看一看这部电影到底有哪些神奇的地方。在买票观看之前要注意的是，这部电影除了绚烂的视觉效果和不错的剧情之外，还有很多高深难懂的科学理论，如果不做一点课前预习的话，或许根本无法搞清电影讲了些什么。为了帮大家看懂这部科幻电影，发现周刊为大家介绍一些《星际穿越》里出现的科学知识与理论。这些知识和理论，绕不开伟大的爱因斯坦……

　　  请大家放心，只以最简洁的方式介绍知识，点到为止。再深就难以企及了，得穿越时空去和爱因斯坦对话。

 　　 现代快报记者 吴双

　　  《星际穿越》剧情

　　  《星际穿越》是克里斯托弗·诺兰执导的科幻冒险电影，故事讲述的是未来地球上的人类面临着灭绝的威胁，一队探险家利用他们发现的虫洞进行太空旅行，希望从广袤的宇宙中寻找人类新的家园。电影中主角们遇到了很多匪夷所思的科学现象和事件，他们靠自己的知识技能与冒险精神屡屡化险为夷。

 　　 虫洞

 　　 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，南大物理学院的萧教授给我们举了个例子，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

  　　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。萧教授认为想要了解黑洞，就要去理解爱因斯坦的广义相对论，不过看电影没必要那么复杂，知道黑洞本身的性质和情况就行。

　　理论上讲，黑洞诞生之前其实是一颗恒星，在它的寿命走到尽头时并没有和其他恒星一样爆炸或者死亡，而是像一个泄气的气球，缩成一个非常小的点，这个点拥有超大的密度、压力和引力。

　　 黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出紫外线和X射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。而白洞则是黑洞死亡后的形态，它会喷射出之前黑洞吸入的物质。

　　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

　　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。

　　萧教授举了个例子，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。

　　萧教授认为，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。

　　观影小词典

　　除了以上三个必备的知识之外，《星际穿越》中还有很多科学理论和知识。虽然这些理论不像虫洞或者黑洞那样直观地展现在大家的眼前，但对于理解这部电影或者在小伙伴面前怒秀知识面还是非常重要的。

　　相对论

　　相对论是关于时空和引力的基本理论，这是整部电影大部分理论的基础。

　　相对论主要由爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。