刚刚看过《星际穿越》，很不错的科幻电影！推荐两篇文章，帮助大家看这部电影，看后可能你会有很多话要说，或者带入新的思考，思维方式或许会被颠覆，你的脑洞定会大开。什么是虫洞？人类目前可以感知的是四维时空，三维空间加上一维时间。然而，多种证据表明:也许我们生活在一个更高维的宇宙中，只是人类目前科技探测不到。最主要的两个证据有根据物理学家建立的各种宇宙模型，我们能探测到的物质和能量不超过预测的40%，那么多未知的东西我们称之为暗物质暗能量，他们很可能存在于高维空间。根据四大基本力的统一理论，引力和电磁力的强弱相差10的16次方倍。如此巨大的差异很可能在更高维空间来弥补。为什看不到高维空间？打一个比方，假如你是一只小蚂蚁，生活在二维空间，现有一张纸条如图，卷成一个闭合的环（AD，BC重合），那么蚂蚁永远只能在一个表面上爬行，此为二维空间。但如果翻转半圈再卷成闭合的环（AC，BD重合），蚂蚁会爬到纸条的正面和反面，就不只是二维空间了。就蚂蚁而言，他认识的世界始终是一个平坦的表面，但由于外界的空间被人为弯曲了，他却感知不到。以此类推，假设四维时空是一个“平坦”的大表面，人类就是小蚂蚁，光速是最大速度。以前从A到C要穿过整个纸条，而弯曲空间以后，AC重合了瞬间即可到达，那么我们的速度在四维空间下是可以大于光速的。因此，宇宙那么大，我们仍然有机会探测到它的尽头。其实“尽头”这个词语用来形容宇宙恐怕是有问题的，尽头的意思是到了最末端，而这个末端一定是相对的，如果没有另外一个物体的存在，如何有尽头的概念呢？正如没有黑拿来的白呢？这些是文字局限了人类的对空间的想象....虫洞的概念由此而生：在二维条件下（平面纸条），两点之间的最短距离是连接两点的直线，如果我们打破维度的限制，将一个二维平面在一个额外的维度（第三维）下进行弯折，两点的距离就可以无限接近。这样连接两点的通道就是虫洞，在二维条件下是一个圆形。而在我们所处的三维世界中，要用这种方法来连接空间中的两点同样需要额外的维度（第四维）来实现，而在三维的世界中（我们以及电影所处的世界），虫洞则以球形存在，理论上可以从任何角度进入虫洞。作为虫洞外部的观察者，我们可以看到虫洞另一端扭曲之后的景象。什么是穿越？再谈谈一个穿越的悖论。很多人有类似疑问，我穿越回过去，改变了过去，现在的世界就随之而改变，那么还能有现在的我吗？其实，在高维空间理论提出以后，这个担忧早已迎刃而解。因为一旦你有时光机回到过去，其实你是到了另一个平行宇宙，那里的世界是一模一样的，你所做的改变只是新的开始。就像打游戏存档后，每次从你读档开始，就是一条新的人生轨迹，而之前你呆过的世界再也回不去了。世上确实没有后悔药，想回到过去改变现状从物理学来说简直就是痴人说梦。问题1：虫洞真实存在吗？虫洞目前为止还仅仅是爱因斯坦相对论的推测，从来没有被真实的观测到。宇宙物理学家认为虫洞在宇宙中无处不在，只不过非常不稳定和存在的时间很短，并可以通过一些方法来稳定虫洞来达到穿越时空的目的。影片并没有脱离科学假设来人为的制造虫洞，而是在导演的安排下somehow就在土星周围出现了一个稳定的虫洞，这样的安排确实有发生的可能性并且符合目前的物理假设。问题2：为什么飞船要不停的旋转？飞船之所以在离开地球大层之后需要旋转是为了制造重力，这样Cooper和他的队员们就可以像在地球上面那样正常的生活，可以正常的喝水小便而不会有液体飞溅，此外演员们在3个小时的影片中也不需要假装飘来飘去。当物体绕着圆心旋转的时候，宇航员所处的参考系具有一个离心力，这就等效于重力。在影片的末尾我们看到土星轨道的大型空间站站做成卷饼状也是同样的道理。如果角速度固定，离心力与物体到圆心的距离成正比（F = m w^2 r），越是靠近圆心，离心力就越小（重力越小），所以打飞的棒球很容易就飞到“头上”的建筑打碎玻璃了。问题3：Cooper航行的目的地是哪？离地球有多远？Cooper的航行目的地是Gargantua，是一个电影虚构出来在银河系之外的一个黑洞，距离地球有100亿光年。一百亿光年有多远呢？众所周知，一光年就是光在真空中走一年时间的距离。1977年人类发射的旅行者号飞了三十多年才勉强飞到太阳系的边缘，而太阳系的直径也才0.003光年，而我们所在的银河系的直径也仅仅才10万光年。现代物理学的假设是任何物体的飞行速度不可能超过真空光速，所以飞船依靠飞行在可能的时间范围内是不可能到达Gargantua的，这便需要利用虫洞（wormhole）穿越到宇宙的另一头。问题4：为什么Miller行星上面会有巨浪？Miller行星上的巨浪非常壮观，差点让Cooper有去无回，而这巨浪也仅仅是Miller表面的普通潮汐而已。众所周知太阳和月球的引力可以制造潮汐，由于Miller行星靠近附近黑洞的引力场，再加上Miller行星表面的引力场较弱，形成巨浪也就不足为奇了。问题5：为什么Cooper从Miller行星返回后已经过去二十多年并且Romily已经老了？Copper此行所到达的恒星系与我们的太阳系有很大的区别。太阳系是一个出于青年期的恒星系统，太阳作为太阳系的中心恒星，通过表面的聚变来为周围围绕太阳旋转的行星提供光和热。而Miller行星所在的恒星系统极有可能是一个晚期的恒星系统，质量巨大的恒星塌陷后形成了Gargantua黑洞，而在黑洞的周围有大量的高温气体和尘埃形成的吸积盘（accretion disk）来为恒星系提供能量。这也是为什么影片中黑洞的表面有光盘。Gargantua的质量非常巨大（100万个太阳的质量），导致了Miller行星处于巨大的引力势中。根据相对论中的描述，引力势能可以改变时空扭曲率而导致时间流逝发生改变。在影片中，以地球或者Romily作为观测者的话，Miller行星的时光流逝变慢，所以才是地上一小时，天上数十年。这种由于引力场造成的时间膨胀，已经在现实中被实验证实存在。问题6：真实的虫洞和黑洞看起来是什么样子的？虫洞只是被理论预测存在而黑洞也仅仅是被间接证据观察到，但是若是宇宙中存在黑洞和虫洞的话，那也将和影片的特效极为接近。影片由著名的理论物理学家Kip Thorne担任执行制片人，影片中关于虫洞的特效都是依据理论方程计算得到。即便这些特效出现在科幻电影中，Kip Thorne所描绘的黑洞和虫洞视觉效果可以作为严肃的科学数据与理论模拟。值得一提的是这些特效还产生了两篇科学研究论文，分别发表在宇宙学和计算机图形领域的期刊上。问题7：Murph的鬼魂是怎么回事？为什么Cooper在虫洞中可以观察到所有的历史事件？Cooper和Murph是怎样实现通讯的？这是这个影片最难解释和最难理解的部分，首先需要说明的是在现代理论物理的时空观里，Cooper在虫洞中的行为是可能的。先来回到我们的问题，这三个问题其实可以归结到虫洞中的五维时空的问题。我们现实生活所处的时空是四维时空，而由于我们观测的限制，我们只能感知三维空间和线性的时间维度。而五维时空则是四维空间加上非线性的时间维度，在影片中，诺兰将时间维度物理化，这样Cooper在五维时空中可以向翻书一样查看各个四维时空中的历史事件，理论上讲，Cooper所处的就是上帝视角，能知晓这个五维时空中所有信息的过去、现在和未来。可以猜测的是这个虫洞和五维时空并非自然形成，而是未来人类为了拯救过去人类而专门为Cooper和Murph建造的。Cooper在五维时空中以引力波的形式向Murph所在的时空产生影响，从而造成了Murph所处时空的引力异常（gravity anormalty）。Murph之所以感觉有鬼魂在她房间是因为感应到了引力异常带来的结果（书架上的书及物品掉落, 带有坐标信息的细砂排列等）。当时Cooper以为这只是偶然事件，而Murph从小就感觉到这个“鬼魂”非常特别。在影片的最后，Murph终于明白这是父亲通过时空隧道向她传递信息。问题8： 什么拯救了人类的未来？从影片中我们可以知道Brand教授一开始就知道完成他的理论是不现实的，因为这个理论需要知道黑洞中的重要数据，而在Brand教授看来，采集到这样的数据几乎是不现实的，所以虽然设计了计划A（完成理论，拯救人类）和计划B（携带人类DNA到另一个行星来重新繁衍人类文明），但其实最后Brand坦言自己其实是想实现计划B。影片中虽然没有明确指出Brand和Murph研究的理论到底是什么，但我们可以大致猜测到应该是爱因斯坦晚年想解决的的同一场理论。同一场理论试图通过联系电磁力，强力，弱力和引力来解释宇宙本质，而这其中最难以解决的就是引力问题。Cooper在五维时空中将机器人收集到的重要数据传递给Murph，让Murph得以完成统一场理论来解决反重力飞行，这样便可以建立巨大的空间站将全部人类送入太空，并通过虫洞到达新世界。原文作者：理工科博士/科幻迷Linchen和小泰三毛---以下再推荐一篇文章-----9个问题教你看懂《星际穿越》作者：胡晓作为多年的理科癌患者，我的确很喜欢诺兰的电影，但又受不了对他的无限拔高，比如对《盗梦空间》的过度解读。由于诺兰的《蝙蝠侠》的超水平发挥，导致了我对《蝙蝠侠：黑暗骑士崛起》过于期待，看后失望之余觉得诺兰也不过如此。不过，我的怀疑在看完《星际穿越》之后彻底烟消云散了，诺兰的确是目前最具大师气质的导演，《星际穿越》也是目前所有电影里科学和艺术的最完美结合。只可惜“卧梅又闻花”，写一个完整的影评实在力所不逮，我还是多聊一聊片中涉及到的科学知识吧。1、枯萎病有可能产生吗？无人飞机、拖拉机的导航故障是什么原因？首先，《星际穿越》的背景很费了该片的科学顾问基普·索恩（美国物理学家，当今世界上研究广义相对论下的天体物理学领域的领导者之一）一番心思。作为物理学家，索恩自然不是生物学/环境专家，为了保证“植被大量枯萎”这一假设有科学依据，他准备了美食请来加州理工学院的一大波相关教授，其中包括1975年诺贝尔医学及生理学奖获得者戴维·巴尔的摩（David Baltimore），组织了一次两个多小时的讨论会。《星际穿越》剧照：枯萎病爆发的地球，只能种玉米专家们表示，虽然目前地球上不存在这种可以灭绝整个植物界的枯萎病，但是假如有某种病原体专门欺负叶绿体的话，那还是可能的。总而言之，这种枯萎病造成大量粮食减产和地表荒漠化，也就带来了片中地球上无处不在的沙尘暴。另一个重要线索，也是令人类勇敢踏上外星之旅的，就是NASA观测到的引力异常。这种引力异常使布兰德教授相信引力是可以被操纵的。只要他能从理论上解决这个问题，人类最终可以通过操纵引力大规模离开地球，去新的宜居星球定居。值得一提的是，影片中出现的导航故障（军方无人机，库珀家的无人收割机）并不一定是磁场紊乱的结果，倒更像是引力异常的直接效应：GPS卫星为了保证精度在计算导航数据时必须考虑地球引力对时空的影响，如果引力异常，原先的算法自然无法保证导航的正常工作了。2、诺兰团队拍《星际穿越》的副产品：顺手发学术论文基普·索恩是当代广义相对论和黑洞物理的顶级大师，在此向大家强烈推荐他的名著《黑洞与时间弯曲》。索恩对本片的剧本创作贡献很大，他还拉着诺兰的弟弟乔纳森去加州理工学院学习了广义相对论，诺兰本人则去了SpaceX，即太空技术探索公司感受了造火箭的气氛。（SpaceX：该公司曾放出豪言，2100年要主宰太阳系）基普·索恩值得一提的，影片中黑板上的方程式，都是索恩教授亲自写的，他还为片中布兰德教授的理论创造了几个有物理含义的变量。这样的创作实践，不仅仅在电影界，在科学界也是前所未有的。《星际穿越》上映前后，“诺兰的Group”会至少发两篇论文，一篇黑洞物理，一篇计算机图形。论文如何我们暂且不管，先聊聊《星际穿越》的重头戏，虫洞和黑洞。3、为何主角们在虫洞里只能接收信息，从未向地球发送信息？这是刻意的情节安排，往回发送信息的速率低。那个在土星附近，连接太阳系和外星系的虫洞，无疑是本片最大的亮点。虫洞作为爱因斯坦的广义相对论框架下时空的一个可能解，早在上个世纪初就被从理论上给出过。只是当时没人在意，直到1930年代被爱因斯坦和罗森再次“发现”（他们也不知道之前就有人解出来过）。这种可以在三维空间里制造“时空跳跃”的结构，被称为“爱因斯坦-罗森桥”。但是根据广义相对论，如果没有特殊手段维持虫洞，虫洞的寿命几乎是0——刚刚形成的超时空连接会在瞬间断开，这个瞬间短到哪怕光也来不及穿越。《星际穿越》剧照：虫洞在《星际穿越》中提到，这个虫洞是”They”放置在那里的，按照基普·索恩的解释，这种超级文明可能是通过高维空间打开了这个通道，无论如何，这种保持开放的虫洞具有和黑洞不同的性质：它不存在所谓奇点，也不需要多少质量，也没有类似黑洞的“视界”：它的大小取决于通道本身的宽度，当然由于通道周围也会有一点时空弯曲，依然能看到类似黑洞的引力透镜效果。虫洞看起来啥样主要取决于它另一端在哪儿，就像一个远程鱼眼镜头。把图像呈现在它的球形表面通道的“长度”越长，我们看到的图像就越扭曲，所以电影里的是一个通道较短的“短脖子”虫洞。虫洞能够穿越时间的示意图影片中的虫洞虽然是双向的，但是主角们穿越之后似乎从未向地球发送信息，而是只能接收。和系里的美国同学讨论之后，我们认为这是导演为了情节的刻意安排，而影片里的解释是往回发送信息的速率非常之低，比拨号上网还要低好多倍……4、电影里对黑洞的表现如何？近乎完美，超越了目前最卓越的科研成果。《星际穿越》剧照：黑洞《星际穿越》中的黑洞，除了黑色的部分之外，想必那个如同王冠般耀眼的环形结构是大家最关注的。这是黑洞周围的物质在引力作用下落入黑洞的同时释放引力势能而产生的明亮结构——吸积盘，具体的释放机制主要是粘滞加热（viscous heating）。大家知道，如果这个盘是个整体的话（不同半径角速度相同），那么越到内侧盘的线速度应当越来越小，但实际上在引力作用下，盘中的物质做着类似卫星绕地球的运动：轨道越低（内侧），线速度反而越大，这种情形叫较差自转。于是盘中不同半径的物质是在相互“滑动”的，这种互相摩擦就可以释放相当可观的能量。至于为何是个盘，因为初始角动量的存在，这些物质在刚开始就有一个大致相同的角动量方向（想想太阳系为何也差不多在一个平面上，类似的道理），所以落入黑洞时的轨道也基本在一个面上。于是，大多数时候，我们看到的黑洞是如下图这样的。资料图当然，我们还知道黑洞本身不发光，引力会弯曲空间，于是我们看到的黑洞还是这样的：资料图这是几天前的APOD(NASA发的天文每日一图)，计算了黑洞对后部星系图像的弯曲。但是如果我们走的够近，黑洞也能弯曲背面的吸积盘的光线，最终会看到什么样的图像呢？这种事情搞天文的也关心，虽然我们没法从观测上直接分辨吸积盘的内部细节，但是这个会影响观测到的光谱（也就是能量分布），这种事情，搞模拟的也不是没算过，但是他们的结果，差不多是这样的：资料图这里颜色代表光谱/能量的频率移动，蓝色代表频率变高，红色代表变低，同时考虑了引力红移（光子逃离引力束缚会消耗能量，于是变红）和多普勒红移（严格来说是包含了狭义相对论效应的多普勒红移）。图上的这个盘是逆时针旋转的，所以它的左侧朝向我们移动，光子能量变高，会显得更蓝一些。这个图像如果太Q的话，好一些的会是这样的：资料图右下角的图形代表能观测到的能谱，由于相对论聚束效应（朝向观察者运动的光源不仅会变蓝，也会更亮，因为观察者在单位时间内会接收到更多的光子，反之则会变红变暗）的存在，能量会向高能区集中。也许你注意到了，电影里似乎没有出现多普勒频移的效果（也就是一边红点一边蓝点），不过我倒是找到一张《星际穿越》特效团队的设定图。《星际穿越》剧照，特效设定图注意这些不同的色块，代表了这些区域可观测的温度/能量，红色代表最大红移，接近内侧的黄色主要是引力红移导致的。所以吸积盘从视觉上看应该是左侧（朝向我们运动）亮而且发蓝，右侧暗而且发红。《星际穿越》的特效部门刻意舍弃了这些效应而让观众更易于理解，不过我觉得如果肉眼直接观测的话，由于这些区域的能量范围非常广（从高能的x射线到低能的红外波段），而且能量密度极高（也就是很亮），即使红移之后对肉眼来说还是太亮，如果没有类似“墨镜”的装置（实际宇航服的面罩会有各种防止高能辐射的镀膜），所以我们依然可能看到的差不多是一个均匀的光带。（就像理论上太阳外侧会比中心部位暗一些，但现实中你也看不出来，而吸积盘的亮度太阳完全不能比）。不过《星际穿越》超越这些科研成果的地方在于，基普·索恩的推导加上高精度的模拟，最终能看到的不止一个吸积盘——上面这张设定图比较清楚，背面的吸积盘像不仅从黑洞“上面”绕射过来，同时也会从“下面”绕过来。而正对观察者一侧的吸积盘下部的光，则会绕黑洞3/4圈之后再次出现在我们的眼睛里（就是黑洞上部紧贴它的那条亮线）。这只是绕黑洞圈数较少的光线的像，剩下的像会更加接近黑洞视界，所以难以看清。当然影片中的黑洞也不是完全没有问题，除了没有体现出狭义相对论的红/蓝移效应，没有壮观的喷流（jet）也是个缺憾。资料图物体在落入黑洞时除了粘滞生热，还有很大一部分能量以喷流的形式放出，这种喷流在超大质量黑洞中非常普遍，尤其是存在于宇宙极早期的天体：类星体（之所以叫这个名字是因为距离太远看上去只是一个点，但是光谱又和恒星相差甚远）中。这些天体以超大质量黑洞的吸积为动力，在极小的空间内（几个太阳系大小），辐射功率可以远超整个银河系。可惜目前这些类星体们应该都只剩下一个孤零零的黑洞，经过数亿年的吸积，周围的气体物质可能早就消耗殆尽，喷流也不复存在，这倒可以解释影片中这个看上去“柔和”的黑洞，而且，由于黑洞保留了吸积盘的角动量，也可以解释后面将要提到的黑洞自转。5、米勒星球的巨浪是怎么形成的？是受黑洞的潮汐力影响产生的，并且可能有海啸的成分。《星际穿越》剧照：初登米勒星球，浅浅的海水电影里着陆的第一个星球是米勒星球，相信看过刘慈欣的科幻小说《海水高山》的同学会非常激动的。千米级巨浪很好地诠释了“排山倒海”的气势。这么高的浪是怎么来的？一个比较自然的解释是来自黑洞的潮汐力。（引力在星球不同部分的差，减去星球本身的加速度产生的惯性力之后，会在星球靠近/远离黑洞的两端产生拉伸的作用，譬如地球的潮汐就主要来自月球的引力）我按照非自转黑洞的情形做了一个估算，如果星球质量和地球相等，浪高是1km的话，星球只需要呆在离黑洞中心20个天文单位就行了，这个距离上，黑洞的潮汐力远不会达到把星球本身撕碎的水平。《星际穿越》剧照：如山的巨浪不过影片中的浪来势之凶猛，形态之突兀，远不像一般的潮汐。在地球上，由于地形限制，潮汐有时候可以达到5米级的高度（例如钱塘江入海口的喇叭口造型），也许我们的主角们刚好降落在某个峡湾当中，迅速收缩的海底地形把平和的潮汐给“挤”成了电影中陡峭的造型。这个解释怎么看都缺乏足够的说服力，而且在这个距离上，黑洞的潮汐力会对星球产生“潮汐锁定”——潮汐力会把星球本身拉长成椭球，对星球的自转产生力矩：这个力矩会把星球的自转角动量转化成公转角动量，我们看到的结果就是星球会远离黑洞一小点，但自转会几乎停下来。但自转并非完全停止，即使是月亮，虽然总是一面朝向地球，但依然会有一些摆动，构成了月球天平动的一部分；类似的效应作用在我们的星球米勒上，带来的就是周期大约1小时的（来自基普·索恩在新书里的估算）滔天巨浪。另外，即使是地球本身也会在月球潮汐力的作用下发生形变，我们称为固体潮，最大形变幅度可以达到几十厘米。这点形变在米勒星球上会被放大很多倍：大规模的地壳运动意味着强烈的海底地震，随之而来的就是更加可怕的海啸。在地球上都能达到10米级高度的海啸放到地壳运动更加剧烈、又有黑洞强大潮汐力协助的米勒星球上，“海水高山”也不再只是导演的想象了。6、米勒星球上的时间膨胀另一个有趣的事实是米勒星球上的时间膨胀：1小时=7年。对于无自转黑洞（史瓦西黑洞）来说，想让时间减慢六万倍，行星的轨道半径只比黑洞视界半径大一百亿分之一：行星本身的直径就已经比这个它到黑洞视界的距离大了。另外一个更严重的问题是，对于无自转黑洞，最小的稳定轨道半径是黑洞视界半径的三倍，在这个距离上，时间只会比平时慢20%而已。《星际穿越》留守母船的罗米利教授，库珀和艾米利亚从米勒星球回到母船时，时间已过27年难道库珀看着孩子变得比自己还老的关键情节就一定不能成立吗？只要黑洞还在转，就没有解决不了的问题。索恩在新书里提到，如果我们的黑洞高速旋转（克尔黑洞），快到只比理论限制的最大值慢一千亿分之一的话，米勒星球就能既保证六万倍的时间膨胀，又维持在稳定轨道上了。只是这样一来黑洞的视觉图像会有很大的不对称性，为了不让观众犯糊涂，影片中的是基于60%的最大自转速率绘制的。7、库珀如何驾驶母船逃离黑洞，去到第三个星球？利用引力弹弓效应，使母船获得更多动能。影片高潮阶段，库珀帮助艾米利亚逃离黑洞也很值得一说。经过坑爹的曼恩博士一折腾，母船Endurance早已没有足以回到地球的燃料，甚至单靠自身动力也没法到达第三颗星球。库珀决定手动操作飞船Endurance环绕黑洞旋转，进行一次gravitational slingshot：借助引力弹弓效应，让飞船Endurance获得更高的速度飞到第三颗星球。“引力弹弓效应”有点类似大车撞小车，如果小车比大车轻很多的话，大车只会损失一点点速度，而小车会以大车速度的差不多两倍飞出去。这里引力就起到了“撞击”的作用：把黑洞动量的一小部分给Endurance，让它获得更多的动能。母船示意图不过黑洞的引力的确太过强大，而且由于最小稳定轨道的存在，飞船Endurance 也差不多快落入不稳定区域了，这里库珀牺牲了自己和机器人塔斯TARS所在的飞船：先是用尽所有燃料为Endurance加速，后来又主动脱离Endurance减轻负荷——这的确会为艾米利亚进入第三颗星球的轨道减轻负荷，但并不会增加多少脱离黑洞的机会：连接飞船与空间站的爆炸螺栓只会产生很小的反冲，牛顿第三定律在这里只能给空间站一丁点的加速。在这里，索恩解释，也许库珀本来的目的就是为了让自己进入黑洞：既然操作引力需要统一广义相对论和量子场论，而需要的数据只有在黑洞视界内部才能得到，那么，虽黑洞吾往矣，就来一次华丽的赌博吧！8、库珀落入黑洞的过程是怎样的？他为什么没被撕碎？稍微知道一点黑洞的观众可能知道，黑洞附近会有非常强的潮汐力，基本在你进入视界之前就被潮汐力撕碎，只是这一论断是基于恒星级黑洞的：譬如太阳如果坍缩成黑洞的话（其实太阳最终会变成地球大小的白矮星），半径只有不到3km，这时候视界表面和表面1m处单位质量（1千克）受到的引力差可以达到10的9次方牛顿，足以撕碎任何物体。但是本片里的超大质量黑洞，视界半径差不多达到了地球的轨道半径（1AU），在同样位置的潮汐力（引力差）不到十万分之一牛顿，这点潮汐力，库珀可能根本感觉不到。落入黑洞的库珀和母船中的艾米利亚握手场景对于库珀落入黑洞的过程，他自己是意识不到穿越视界的，因为从他的参照系看，视界并没什么特别，甚至依然可以接收到艾米利亚的信号。但是从艾米利亚的角度看，由于引力造成的时间膨胀，库珀到达视界需要无穷长的时间，库珀的影像会逐渐凝固在靠近黑洞表面的位置，然后逐渐变红变暗消失掉（其实光因为黑洞的引力会绕着黑洞转很多圈才跑出来），所以艾米利亚恐怕是看不到库珀到达视界的最后过程的。9、五维空间中由书房组成的时间盒子是怎么回事？超级文明的创造，是四维超正方体在三维空间的投影。就在库珀从飞船中弹射出来不久，他落入了一个由他家书房组成的高维空间里。对此，基普·索恩的解释是这是一个四维超正方体在三维空间的投影。电影中的五维，实际上包含了时间这一维度，多出来的那个空间维，则是可以让库珀迅速回到太阳系的捷径。这里要提一下导演诺兰对“时间旅行”的设定，在这部电影里，一般来说我们是无法影响过去的，例如库珀没法从书房中跳出来和过去的女儿重逢，但是引力却可以成为影响过去的媒介。诺兰在把高维书房可视化的时候参照了埃舍尔的画作《瀑布》只能说这个盒子是超级文明的创造，并且这个文明把时间作为一个维度嵌入了立方体中。索恩认为这个超立方体是在奇点附近抓住了库珀并把他救起来，不过我觉得，因为对于地球来说库珀到达黑洞视界就需要无穷长的时间，如果之后的剧情在黑洞内部进行的话，对于地球都是无穷久之后的事情了，所以我倾向于认为这个超立方体存在于黑洞视界附近，在库珀到达视界之前就把他装了进去。后面的一切就很好解释了：这个超立方体的一个“面”在三维空间中，实际上是一个有体积的空间，刚好和库珀家的书房重合（我们宇宙中相距百万光年，在高维空间里也许只有数米，从黑洞到地球瞬间就可以返回），而那个时间维度又可以轻松让库珀通过引力影响过去（譬如风沙落地的痕迹），最后通过引力操纵手表的指针，传递给女儿世界内部关于量子引力的关键信息，最终使得人类得以操纵引力离开地球——在我看来这一段是最煽情的：能够穿透不同维度的，除了引力，还有爱。（文章内容来源于腾讯娱乐）　
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