《星際穿越》中外星一小時等於地球七年,如果地球上觀看外星球直播(可能的話),看到他們動作是不是放慢千倍的?

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答:在電影《星際穿越》中,男女主角登陸的米勒行星,時間膨脹高達6萬倍;意味著黑洞附近向外發射的電磁波,將產生很大的紅移效應,然後電磁波無法從噪音中分離出來。


根據電影描述,《星際穿越》中的卡岡圖雅黑洞,質量是太陽的1億倍,屬於超大質量黑洞,男女主角在米勒行星上登陸的3個多小時,外界過了23年。

根據廣義相對論的描述,黑洞有一個特點,就是中小質量黑洞在視界處的潮汐力非常大,大到可以撕毀任何物質,但是隨著黑洞質量的增大,黑洞平均密度縮小,視界周圍的潮汐力也減弱。


如果一個人乘坐飛船進入超大質量黑洞,可能不會被黑洞引力撕碎,甚至可以在穿過黑洞的途中安度餘生,直到無限接近黑洞奇點時,被黑洞奇點的引力撕碎,這也是《星際穿越》中用到的假設。

如果一個宇航員在黑洞視界附近,給外界的隊友發送信息,必然會受到廣義相對論的時間膨脹影響;我們簡單算一下,米勒行星上一小時對應外界7年,那麼米勒行星上一秒鐘就對應外界17小時。


在米勒星球上發出去的電磁波,會被拉長6萬倍,也就是電磁波發生了嚴重的引力紅移效應,類似多普勒效應,也可以理解為光子為了掙脫黑洞引力,降低了自身能量。

降低能量後的電磁波,將徹底淹沒在宇宙噪聲當中,無法被儀器探測到;就算我們假設沒有噪聲干擾,外界接收內部一秒鐘的電磁波信息,需要花上17個小時的時間,可能就是幾個光子幾個光子的接收。


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艾伯史密斯


《星際穿越》中外星一小時等於地球七年,如果地球上觀看外星球直播(可能的話),看到他們動作是不是放慢千倍的?

這是星際穿越中的比較大的一個BUG,但很多朋友都認為星際穿越是一部硬科幻,不會存在這個大BUG的,但事實上在表現卡岡圖雅的時候,就存在好幾個BUG!比如:

一、黑洞的色調差異;

其實這個也不能算BUG,因為電影都需要表現效果,如果一個暗暗的黑洞,那效果絕對差強人意,大把的特效資金就丟水裡了!

卡岡圖雅的黑洞效果槓槓滴,但其實這個吸積盤不可能會有那麼明亮,不是因為別的,而是因為它是黑洞的吸積盤,其巨大的引力將會引起可見光向紅外波段多普勒頻移,因此我們將看到一個暗紅色的黑洞!

就是這樣的效果,不過如果真這副德行的話,《星際穿越》估計就少一大波觀眾了!所以這個是為表現效果不得以為之!

二、米勒行星的巨浪;

從理論上看黑洞的潮汐引力確實可能引起如此高的巨浪,但米勒行星在如此接近黑洞的位置運行,被潮汐鎖定是註定的,還有巨浪?即使沒有潮汐鎖定,巨大的引力和水體引起的粘滯作用自轉也已經極度緩慢,還有這個效果?當然這個不能較真的,一旦較真就不好玩了!

所以看的時候還是別想著拿計算器算!

三、米勒行星的時間交換比;

米勒行星上的時間交換比達到了1:6萬,因為米勒行星公轉速度達到了光速的54.5%,軌道週期僅1.7小時,這時間交換中有速度部分,但非常輕微,主要是引力,這個距離下,米勒還沒有在吸積盤中被黑洞洛希極限撕碎?

四、黑洞吸積盤的X射線;

比較詭異的是卡岡圖雅的吸積盤如此明亮,那麼可想而知其物質被碎裂壓縮時候發出的高能射線,大部分是X射線,各位可以參考銀心Sgr A*吞噬物質時的X射線耀斑,黑洞周圍的是死亡區域,哪艘飛船敢接近?一件宇航服就能輕鬆抵擋X射線耀斑的轟擊?

不過最後一個好奇的是接近一半光速運行的米勒行星,永恆號上的交通艇何德何能可以自由出入?

當然以上都是廢話,看了很多《星際穿越》沒有BUG,那就隨便找幾個哈!畢竟我們今天要解決的最關鍵問題是在外界看來米勒行星上的人是不是超慢動作,我們可以很肯定的說是!事實上接近一半光速運行的遠離的時紅移,接近的時候是藍移,而且會受到附近黑洞的引力影響,所以是也不可能看到米勒行星表面的行為!

不過有一個很容易方式很容易解決,登錄米勒行星的幾位完個直播就行,但事實上沒有任何人能看下去,因為他們在上面呆了十分鐘而已,但觀測者轉變卻過了幾十年,何止慢了千倍,而是六萬倍!那麼各位可以想象一下,老黑在軌道上看這個直播時有多無聊,當然有一點可以安慰的是至少老黑知道他們還活著,不至於劇中老黑一直在傻等!


星辰大海路上的種花家


《星際穿越》我是看了五、六遍才懂的。

拯救世界的宇航員第一個到達的星球就是米勒行星,米勒星由於處於黑洞的臨界點,繞著黑洞飛速運轉才沒有被吞沒,在黑洞巨大引力作用下,米勒星成為一顆巨浪滔天的水星。


根據根據相對論的描述,黑洞巨大的引力能無限的扭曲時空,因此時間在它周圍變得很慢很慢…米勒星自然受它的影響,時間在這裡被扭曲了:在它上面呆一小時地球上已過了七年,一分鐘就是地球上的42天。如果吃一餐飯是15分鐘,那麼我們在地球上看米勒星上的人吃一餐飯就要21個月之久,這跟電影裡的慢鏡頭是一樣了,我們可以把他們的細節看得清清楚楚。

這樣看來宇航員們在米勒星上正常的動作,在地球上的人看來簡直就是靜止一樣。這就是引力對時空曲率扭曲不同程度的區別,當然黑洞中心奇點內的時空是被扭曲得化為虛無了。




弄潮科學


確實是這樣,而這樣的現象可以用相對論來解釋。

在廣義相對論中,引力場強度的差異會對時間產生影響,比如地球表面的時鐘將比太空中的時鐘走的慢,也就是引力越強的地方,時間流逝的就越慢。

因此在電影《星際穿越》中,太空員在降落到米勒行星後,由於該行星是圍繞著一顆大質量黑洞在進行公轉,因此那裡的時間將會比地球上的時間流逝的要慢很多,這也就是為什麼有外星一小時地球已七年的說法。

實際上電影中的黑洞是帶有自轉的(克爾黑洞),相比如無自轉黑洞(史瓦西黑洞)帶來的時間膨脹以及對行星軌道穩定性的影響,克爾黑洞顯得更加符合實際。

不過這種相對論效應,我們在日常生活中是很難見到的,原因就是地球引力太弱了。

此外還有一點,就是有人對電影中主角掉入黑洞的事件視界時,為什麼沒有被潮汐力給撕碎有疑問。

原因在於這顆黑洞的質量太大了,以至於它的視界半徑非常大,而在那樣的距離下,潮汐力則變的非常小,不同於普通的恆星級黑洞,主角是可以安然的進入黑洞視界以內的。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


愛科學的小夥伴一定都看過《星際穿越》這部硬科幻,並且一定不止一遍的看。這部科幻片的科學顧問是基普·S·索恩,他曾因引力波的研究與發現獲得2017年諾貝爾物理學獎,同時也是霍金的好友。圖:基普索恩在為《星際穿越》場景寫公式

在電影中大家感覺最神奇的就是主角一行人去到一顆行星,執行了大約三個小時的任務,回到飛船上後發現留守的科學家已經長出了白鬍子,才發現時間已經過去了21年。那這是為什麼哪?

這個原因就出在他們去的那個星球上了,他們去的米勒行星是在繞超大質量黑洞公轉,這顆黑洞的質量大約是我們太陽的1億倍。這個質量已經是超級巨大的了,銀河系中心的超大質量黑洞才僅僅是太陽的400萬到500萬倍,這可是在維持一個星系的運轉。

可想而知米勒行星所在的時空彎曲程度是非常高的,也就是說引力非常大。根據愛因斯坦的廣義相對論,引力越大時間流逝速度越慢。這意味著在米勒行星上的時間流逝速度是非常慢的。

但是從電影中就可以看得出來,主角一行人在他們自己的角度來看,僅僅就是過去了3個小時,而地球上卻經歷了21年。如果地球上觀看他們的話,他們就像是被放慢動作的電影一樣。大約在地球上要用17個小時才能看到米勒行星上的人眨一次眼睛(一秒鐘)。



科學黑洞


一切宇宙生命都在思考這個無比困難燒腦的生命哲學問題:今天吃什麼?怎麼吃?去哪裡吃?還有什麼別的可吃?最終,所有宇宙生命都達成一個共識:宇宙的真諦就是要不停的吃,如此,造成了宇宙由一個小點肥成一個無比巨大的胖子,而且還在一直胖下去,這和一個偏僻星系遠端一個超小恆星上的超超超小行星上由猴子進化而來的超超超超超低智商的碳基生物觀測結果相同。他們管這些叫銀河、太陽、地球和宇宙膨脹。這些碳基原始生物哲學重點還停留在好吃不好吃這無比弱智的問題上。但按照宇宙文明的常見發展過程,總有一天他們會明白,吃是重點,好不好吃啥都算不上。不過估計這是用他們所有手指頭加腳趾頭這種器官數量再加上那個無比低級的計數方式“億年”以後的事了。


被噴髒了我的傘


在《星際穿越》中,宇航員造訪的第一個星球是米勒行星。這顆星球不像普通行星那樣繞著恆星公轉,而是繞著一個質量為太陽1億倍的超大質量黑洞(卡岡圖雅)公轉。

米勒行星處在臨界點,幾乎快要被黑洞的引力拽進去,它的軌道半徑只有1.06天文單位,與日地距離相當。但由於黑洞的引力作用強大,為了避免被黑洞吞噬,米勒行星的軌道速度達到了光速的54.5%,軌道週期僅1.7小時。並且在米勒行星上,還有巨大的潮汐效應,產生了滔天巨浪,使其成為水行星。

由於太過於靠近黑洞,在強大的引力場中,米勒星球上的時間相對於遠離該極端引力場的地方放慢了6萬倍。在永恆號空間站中、或者在地球上等遠離極端引力場的地方,時間過去7年,才相當於米勒行星上過1小時,這就是引力時間膨脹效應。

理論上,如果有人在遠處(永恆號空間站或者地球)觀測米勒行星上的情況,主角一行人在星球上的動作將會變得奇慢無比,他們用了幾年的時間才登陸米勒行星,並打開艙門,因為那裡的時間相對而言大幅度放慢了。對於主角一行人來說只要一分鐘能做完的事情,遠方觀測者需要等待1000小時,將近42天才能看完。遠方的觀察者看上一天的時間,才能看到米勒星球上的人動了1.4秒。因此,遠方的人幾乎無法察覺到米勒星球上的變化,他們所接收到的畫面基本上是保持靜態的。

卡岡圖雅的引力不但會導致嚴重的時間膨脹,而且還會使得米勒星球上向外發出(反射)的光出現大幅度的紅移,光的波長被大幅度拉長。因此,遠方觀察者所接受的光不再會是可見光,而是肉眼不可見的紅外線,甚至是波長更長的微波或者無線電波,導致遠方觀察者無法看到正常的圖像。

雖然遠方觀測者會看到奇奇怪怪的景象,但這絲毫不影響米勒行星上的人。對於米勒行星上的人來說,一分鐘只能做一分鐘的事情,只是這一分鐘在遠方觀測者看來是一個多月的時間。


火星一號


這其實是星際穿越的一個明顯的硬傷。按照劇情,當時人類科技應該和現在差不多,並沒有能力建造恆星級旅行的飛船,純粹靠不知怎麼出現的蟲洞和化學能推進的飛船到達目標星域。然後煞有介事的給出了一個圍繞巨大黑洞高速公轉,時間膨脹比幾千倍的米勒行星,並去探險。玩了一把地上一小時,天上過七年的把戲。

那麼問題產生了,且不說作為一顆有岩石、有大氣、有海洋的類地行星,米勒為啥貼著都沒被黑洞撕碎。就說米勒星為了不被黑洞吸入,公轉速度達到光速的50%以上,化學能推進的飛船怎麼落上去的?這相當於我推著手推車給超音速貼地飛行的運輸機不停上下卸貨,這不是純粹扯淡嗎?

如果能建造達到光速的50%的飛船,人類還會被植物枯萎病逼的馬上滅絕?

類似這樣的BUG在星際穿越或者其他好萊塢科幻片上層出不窮,但這並不妨礙星際穿越是一部好科幻片。說這麼多就是看不慣一些洋奴雙標狗,洋鬼子的就無腦跪舔,國人自己的就雞蛋裡挑骨頭。


東城小丑


外星1小時,地球已過去7年。科幻中出現的情節。

外星的時間相對於地球流逝的速度快很多,那麼外星的光速要比地球慢很多。

由於光速是最高速度。地球是30萬千米每秒,那麼外星的光速是4.8千米每秒。

外星人正常的時間流逝,而地球則相對於外星球是快進。

地球人看外星電視,是幾乎不動的定格畫面,而外星如果觀測地球的電視,那是7萬倍的快進。


不會游泳的魚兒呀


這種科幻作品中的類似神話般的說法是沒有科學依據的。時間是不可能與相對運動速度的大小有關的。因此,如果真的能進行直接,則在星球與地球間的距離變化很小時,外星球的直播信號與其真實場景只存在固定的時間差,而不存在變化的時間差,也就是不會出現像快進或慢進那樣的畫面!關於時間及其相對論方面的討論可參見本人的以下文章:


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