為什麼《星際穿越》巨浪星上1小時≈地球上7年?

在諾蘭的新作《星際穿越》中,有這樣一個情節:

經過兩年的冬眠後,庫伯他們一行人,抵達了土星附近的蟲洞。蟲洞,我們知道,就是連接兩個時空之間的一條捷徑(對這個問題的解釋,請參閱《〈星際穿越〉中的蟲洞為什麼是一條捷徑?》一文)。本來相距幾億光年的兩個時空點,通過蟲洞連接,嗖地一下就到了。出了蟲洞後,庫伯他們決定先去巨浪星上看個究竟。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

從電影中,我們可以得知一個有趣的現象:巨浪星上的1小時,約等於地球時間的7年。

為什麼會這樣呢?這個問題,我們可以用地球儀上的經線來解釋一下。

地球儀上的所有經線,在球面上其實是相互平行的,它們都是球面上南極與北極兩點之間最短的連接線。正因為這個“最短”,所以從北京飛往美國的飛機,都是從北極上空飛過,因為這樣的路線最節約燃料。但是,經線與經線之間的距離卻是變化的,在北極附近,兩根經線的距離小。在到達赤道之前,越朝南走,兩根經線之間的距離也會隨之變得越大,這就是“測地偏離現象”。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

在彎曲的時空中,也會發生類似的現象。電影中,從巨浪星上發出的兩束光,它們的發光時間間隔是3個多小時。這兩束光在傳播過程中會發生什麼變化呢?它們就好像從北極出發的兩道經線,在傳播過程中,距離也會越來越遠。等光傳播到地球的時候,地球接受這兩束光的時間間隔就長達24年之久了。

這個現象,就是由時空彎曲引起的。根據愛因斯坦的相對論我們知道,黑洞附近的時空是彎曲的。因為巨浪星附近有一個大黑洞,空間十分彎曲,所以就導致巨浪星上的時間比地球上的要慢很多。

對“測地偏離現象”等問題有興趣的,可參閱視頻:《星際穿越》中的巨浪星


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