电影《星际穿越》中有哪些科学上的错误?

天际雪

《星际穿越》逻辑上算是比较严谨的电影了,因为这部电影是美国大名鼎鼎的物理科学家基普·索恩在背后指导。

基普·索恩是谁?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、2017年诺贝尔物理学奖获得者、是很多当下科学家导师、著作了《黑洞与时间弯曲》。目前加入Space(大家知道为什么马斯克敢向公众掷豪言殖民火星主宰太阳系的计划了吧~~~)

正因为这样的缘故,《星际穿越》很多情节看起来很是“高大上”,极具物理理论的科幻色彩,符合最新科学对于宇宙奥秘的认知,比如地球枯萎病、引力异常的效应、米勒星球的巨浪、虫洞穿越的猜想、穿越黑洞、五维空间……

不过,也许是诺兰设定的电影本身“艺术”性的一面,《星际穿越》里面很多脑洞的情节虽然观感十足,但细细探究却有悖物理科学理论的地方。因力有不逮,就重点探讨以下两点:

一、五维空间事件混乱

问题1:存不存在五维空间?

五维空间是超玄理论下对时空层级划分的一个维度,但究竟怎么理解呢?按照目前看法,前三维是位置,存在于空间中;第四维是速率,存在于时间中;第五维存在于速度的时间方向中,是速率指向的,画面感内容就像是无数部相同的视频在放映,只不过各自之间有一个时间差。从《星际穿越》电影画面可以看出,里面就是按照这样的逻辑认知做出的视觉效果!

但目前,超玄理论认为的五维空间概念,没有得到科学验证,人类也无从感知,仅仅是一种理论猜想罢了。

问题2:假如存在五维空间,那我们能不能回到过去改变未来?

这样的设想,在《黑洞频率》、《蝴蝶效应》中实现了,但这个是有悖于科学常理的。原因在于能否实现时间旅行的问题。

假如人类科技可以实现时间旅行:那当我们从现在的A点,回到过去的B点,并假定我们在A点处质量为m,在B点处质量为n,那由于长大或衰老等原因,必定m>n,m=n,m<n。因为很难保持m=n的情况,所以,假定我们从A点穿越到B点,存在m≠n的情况,那么,一定会增大或者减少过去宇宙系统时空质量。那么,这无论如何都会违背“能量守恒定律”。

假如人类科技可以实现时间旅行:如果要遵循能量守恒定律,按照目前的科学推论,那么,一定是在平行时空实现的。这意思就是说,我们能回到过去经历的某个时间节点,但不能改变那个宇宙时空下发生的一切,如果真要改变,那么,宇宙事件的演化将按照多条时间线,并且只能在另一个平行宇宙发生。

但在电影中,五维空间的存在是未来人类为了地球人类种族的延续特意为库珀打开后来又关闭的。这就抛出一个问题,未来人类既然可以操纵库珀时间点上的一些事物,就有能力杀死库珀,及因为枯萎病而残存的地球人。那假如未来人类杀死了他们,未来人类的祖先又是谁?

同样的,库珀能回到过去时空,并且指引女儿找到引力常数,化解人类灭绝之危。这种改变过去时空的事件,同样违背能量守恒定律和平行时空理论演化方向。

二、米勒星球疑点

库珀他们一行因为收到信号,降落到了一个满是水覆盖的米勒星球上,本来仅仅淹没小腿的水深高度,却被巨大的潮汐力弄得跟遮天盖地的海浪一般,并且上面的一小时等于地球上的7年。

疑点:米勒星球存在?

大家想一下,就按照上面一小时等于地球上7年时间,以物理学上有关引力,半径等计算,那么,米勒星球有一部分是位于黑洞事件视界内的。

那问题来了。如果米勒星球位于黑洞事件视界内,那黑洞无与伦比的,连光都无法逃逸的吸引力, 米勒星球还会存在么?

即使存在米勒星球,那黑洞引力对之产生的角动量,米勒星也不会做周期性很慢的公转运动,至少接近光速。这样看来,库珀他们别说登陆米勒星球,就连米勒星球是否存在,即是存在,能保持如此状态(公转速度)存在的可能性都非常值得怀疑。

(这不得不说是忽悠不懂基本物理科学的脑瓜小白的一段看似精彩的电影情节)


东方科幻谷

《星际穿越》是一部高水平科幻电影,但电影总会有些漏洞,我们来看看那些不合理的地方吧。

第一点,飞船的信息传输。片中有个情节:NASA的教授提到47年前有虫洞出现在木星附近,随后NASA派出了12名宇航员穿越虫洞去寻找宜居的星球,后来通过宇航员传回的消息得知有3颗疑似适宜人类居住的星球。这个情节中让人最摸不透的是,这12名宇航员是怎么把信息传回地球的。就算通过虫洞能够实现信息传输,飞船上的宇航员因受限于飞船上设备功率的问题接收来自地球的信号都已经很困难,他们是如何将信息发送出去的?更何况片中与主角同行的黑人教授也提到“虫洞只能单向传输数据,所以我们只能接收来自地球的信息但却不能发送。”

第二点,并不存在的行星。在片中主角来到了一颗名为Miller的行星,这颗行星以非常近的距离围绕着巨型黑洞做公转运动。根据相对论效应,在接近黑洞时确实会出现时间变慢的现象。这颗行星上的一小时相当于地球上的7年时间左右,要达到这么巨大的时间膨胀,这颗行星可以说是紧贴着黑洞了。但这种情况根本不可能出现,如此巨大的黑洞还要和它靠的如此近,这颗行星早就应该崩塌瓦解被吸入黑洞之中。

第三点,一直漂浮的飞船残骸。在片中主角所乘坐的飞船在爆炸后它的残骸一直安静的漂浮在太空中,这是一处较为明显的错误。宇宙是真空无阻力的环境,这些爆炸后飞出的残骸应该会一直向外飞去而不是静止地漂浮。除了以上几点之外《星际穿越》还是一部较为严谨的科幻片,值得一看。


科学薛定谔的猫

确切的问法应该是该剧有哪些不靠谱的科学假设?与宗教相似,艺术求创新不求论证或实证,没有错误可言,大凡能卖座的艺术和宗教肯定错不了。

该剧力求科学严谨,还请了个理论天体物理学家做技术顾问。天体物理学算得上是一门最有代表性的科学,科学做学问的基本思路就是理论假设,接着对理论进行论证或实证,实际上就是古希腊人发明的形而上学逻辑论证。扫读了下已发表的回答,不妨补充下《星际穿越》的三个最基本的艺术夸张和科学误导,虫洞、黑洞和万能公式。

首先,虫洞是个理论假设,基于爱因斯坦的相对论。相对论推断时空可以弯曲,虫洞就是基于时空弯曲这个推断的进一步假设。理论上在表达相对论时为了视觉方便,“三维”之体的时空往往画成“二维”的面,如图,

剧中科学家Romilly用一张纸和一支笔对虫洞的生成做了个精彩的演示。那张纸代表爱因斯坦的“二维”时空,他先用笔在纸面画上间距分开的两个点,分别代表了前后两个任意的时空,比如,今日十二点正的地球相对一万年前半夜十二点的遥远的某星系某星球。既然面可以假设弯曲,那么面也可以假设折叠。于是,Romilly将纸弯曲并对折,使原来前后分开的两个时空点相互接近甚至接触。他再用笔刺穿了纸上两个点的重叠处,于是虫洞就如此这般奇迹诞生了。换言之,宇航员就像那支笔一样可以穿越时空,或前穿或后穿,如图

你相信上述的科学吗?事实上,穿越时空的假设是建立在一系列假设的逻辑推理假想而已,不是真的:

  1. 假设的时空不可折叠。爱因斯坦假设的时空不是“二维”之面而是“三维”之体,你如何折叠一个“三维”体??

  2. 时空本身就是个假设。爱因斯坦在数学操作中假设时间为另一个空间维度而由此发明了时空的概念。现实中时间只是空间变化的历史,并不是实际的存在,换言之,时间是虚假的意念存在而不是真实的空间存在。

  3. 几何的空间维度本身也是个数学假设,事实上我们一直就生活在一个多维的空间。维度也就是空间的走向,所谓的几何维度实为一个凭空捏造的理念,基于笛卡尔为计算空间点位置的方便而发明的坐标系。维度的定义来自欧几里德几何,零维被定义为占零空间的点、一维占零宽度的线、二维占零厚度的面。现实中有谁真见过不占空间的点、无宽的线和无厚的面??可见,

  4. 几何就是假的,而爱因斯坦的相对论正是以几何为数学基础的理论。

综上所述,艺术上的穿越基于了科学上的多重连环假设,其中没有一环得到过实证。任何没有实证的假设都不是真的、都不靠谱。

其次,除了通过一系列假设而凭空捏造的虫洞,《星际穿越》的另一个科学假设就是黑洞。由于黑洞引力特大,接近黑洞的生命就相对活得特长,与之相应的时间也相对变得特慢,因此远航到黑洞附近的宇航员相对地球而言大大“延长”了生命,他们在黑洞附近活过的几十个小时相当于在地球上的几十年。显然,该剧的科学顾问、理论物理学家Kip Thorne(故意)忘记了计算由于引力增加而引起的宇航员的体重增加,换言之,按剧情接近黑洞,Cooper等的体重起码要增加相当于他在地球体重的好几万倍,那么,剧中的Cooper等如何能轻松地生活和作业而没被自身的体重压死?

最后,当然就是Brand教授几十年解决不了,由Cooper的天才女儿Murph解出的那个万能方程公式,完美诠释了万有引力的奥妙,继而成功地把拣选而数量有限的幸存者带离了末日降临的地球。什么叫万能公式或称万物理论?就是完美结合宏观相对论和微观量子力学以后推演出的全能全智的数学公式,再加用于拯救世界的全善。哲学上,相对论是决定论而量子力学是随机论,祈求两个本质上矛盾的理论实现统一并属实,理论上和实际上的难度相当于论证上帝的存在,科学与神学的完美结合。

好莱坞的科幻实为宗教,现代科学的发展不但无碍宗教,反而为宗教神学提供了更多的假设、更广的假想,因为科学的前身就是古希腊的形而上学,而形而上学与神学共享了同一个超自然的思维。就穿越科幻片而言,我认为2016年的《降临》更有创新性(参见我的回答)。做科学的确需要创新的想象和假设,做神学也一样。如何区别神学和科学、其中再夹个形而上学,正确引导青少年热爱科学、识别神学?这是项技术挑战性很强的教育任务。


Lauzi

前面大家已经讲了很多方面,那这里我说一个大家都没有提到的方面。

这部电影当中所展现出来的黑洞影像号称是目前为止最真实的黑洞。这是根据理论数据计算机模拟出来的,我们可以看到黑洞的视界,吸积盘,以及黑洞的引力透镜效应在吸积盘垂直面上所成的像,这些效应很好的符合理论,看起来很真实也很震撼。

但是,电影中的黑洞有巨大的吸积盘,吸积盘内的气体相互摩擦会发出巨大的辐射,在垂直盘面还会有喷硫射出,这些在电影当中都没有表现出来。电影的最后永恒号滑向黑洞,由于燃料不足,只能把徘徊者飞船抛向黑洞来获得反冲,逃离黑洞。这是说得通的,在旋转的黑洞有一个能层,可以通过这种方式来获得能层中黑洞的转动动能。但是他们离黑洞如此之近,要知道吸积盘的辐射非常之强其中还有高能的伽马射线,在这个距离上恐怕早就被如此强烈的辐射瞬间汽化。因为看不出他们的飞船还有所穿的宇航服有任何的可以抵抗如此强烈辐射的特别之处。这就是我觉得不慎合理的地方。


三叶草161357042

作为一部科幻片,其作用是让青少年放飞理想的翅膀、热爱科学、勇敢地追求人类美好的未来。所以,本片具体有哪些“科学上的错误”我就不再谈了,只谈点观点:

一、所言“科学上的错误”,应该是指建立在我们现有知识基础上而解释不了的现象,但是,科学是在探索中发展进步的,所以并非现有的知识就是终结的“科学”,应该看到我们现有的“科学”知识的局限性,更应该允许我们有科学的幻想。

二、《星际穿越》本身就是一部科幻片,应该允许科学家、艺术家们大胆幻想,而不是去吹毛求疵。就像《西游记》一样,内中上天入地、一个筋斗十万八千里、火眼金睛等等,也都是“违背科学”的,但是正是由于有这些幻想,才让我们有追求未来美好生活的梦想,而且现今的科技已逐步在实现这些梦想。所以,要有幻想才有未来。


WILLSON1625027

电影《星际穿越》中要说那些科学上的错误,由于我没看过这部电影,对电影中是否存在科学上的错误没有发言权,但听说这部电影是有大物理学家在背后指导的,应该不会犯重大科学错误。在判定是否犯科学错误,主要看使用的判定方法是否属于科学方法,比如,哲学判定,由于白马不是马的逻辑是自洽的,哲学只承认逻辑自洽的证明是正确的,说白马是马拿不出逻辑自洽的证明,所以哲学判定白马不是马是正确的,白马是马是错误的。科学逻辑是,白马是马是长期实践公认的,是判定逻辑是否正确的一个重要检验标准,正确性是高于逻辑的,属于逻辑证明不了是否正确的东西,所以科学直接判定白马是马,哲学的白马不是马正确判定是错误的,由此可看出,科学与哲学经常会是鸡和鸭对话,往往谈不到一块,是否错误要看用什么标准判定,与是否真的错误毫无关系。还有就是,科学不是绝对正确,科学由两部分内容组成,第一部分是实践经验总结的部分,这部分一直接受实践检验,是作为事实证据使用的,这部分可以被实践推翻,但不接受逻辑去推翻这些内容,另一部分是逻辑推理部分,由于科学承认不是绝对正确的,即,科学只认为相对于其它是最正确的,同样不接受挑出有缺陷去推翻它,但欢迎任何能拿出更好的去取代的,这个好坏也得按科学的规矩来判定。最后,《星际穿越》是一部科幻电影,科代表科学思想,幻代表任意幻想,科学属于以科学思路去幻想现在无法证实的事情,无法证实就不能判定为错误,只要思路属科学的,就不会有错误。


龙一欧

承邀。

电影,特别是科幻片,本喷子不爱看,特别是米国科幻电影是搞科学神话,是对科学的神化,是妄想把科学做成害人的宗教。

我没看过《星际穿越》,但从片名就可以知道是科学妄想片。现在科学连登月都那么艰难消耗那么巨大的能源。星际穿越时地球的能源一定被人类耗尽并因此毁灭。


自由媒体

科片创作,需要前沿科学的扩展和虚构,是艰辛的智力劳动!

放飞的思维,在震撼视觉的同时,使人类后代在科学空间自由翱翔,自由探索,不断开发和创新现有科技。就此,幻影嘛,不以错误评说。


奇石齐天

首先要说这部电影确实很好看,要比很多电影严谨得多,起码把事儿讲清楚了大家也都看明白了。我本人看了不下五遍,由于我的极力推荐,妹纸(媳妇)也对这部硬科幻有感且开始喜欢科幻类电影了(只是想从其他面赞美这部电影魅力)。错误谈不上,硬要找点瑕疵的话感觉是对 “他们(未来的我们)” 的设定,既然都能在土星旁随意摆个虫洞了,就不能再简单点提示现在的我们应该怎么做吗? 害的我为人类捏了五把汗呢。😓😓😓😓😓



西门你个村雪


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