星际穿越一小时等于七年的桥段，有何科学依据？

Question

如题所述

Answer 1

相对论认为，引力变化会引起时间变化，这就是星际穿越中这个桥段的科学依据。克里斯托弗诺兰可以说是当世影坛中最负盛名的导演之一，在全世界拥有着数量庞大的影迷，小编作为豆瓣用户，也算是这位鬼才导演的粉丝之一。克里斯托弗诺兰的代表作可谓就是《星际穿越》，《黑暗骑士》和《致命魔术》了。其中星际穿越可以说是他在网络上引发最大热议的一部电影。在这部电影中，主人公曾经进行了“黑洞穿越”，一个小时之后，地球已经过去了七年之久。这有何根据呢？

首先，很多人认为这是作者为了剧情需要杜撰出来的桥段，这是不对的。其实星际穿越在科学性上有着相当充分的权威：诺兰为了这部电影做了不少的准备工作，而它的科学顾问就是著名物理学家索恩，没错，现在被人所津津乐道的引力波就是他一手发现的。他在当代物理学界中，享有着不逊色于史蒂芬霍金的声誉，可以说是当代最伟大的物理学家之一。星际穿越中的这个桥段，也是索恩在考虑之下的结果。

根据爱因斯坦的狭义相对论，时间并不是绝对的，引力场就可以影响时间的流逝。我们都知道，上世纪物理学家爱因斯坦所提出的“狭义相对论”彻底改变了我们以往认为的“绝对”时空观。在他的理论构建下，时间空间可以被很多因素所影响，比如说“光速”就是：“天上方一日，世上已千年”；而引力场中的引力越强，人类所体验到的时间也就会越慢。在电影中，男主人公是穿越到了黑洞当中去，黑洞中的引力可谓是不言而喻，“黑洞一小时”堪比“地球七年”绝对不是无稽之谈。

综上所述，电影中的这个桥段的科学依据就是爱因斯坦的狭义相对论。

Answer 2

你问了三个问题，我整理一下
1、虫洞原理
2、一小时七年
3、时间是什么东西

以下回答都是我自己的理解，不一定正确但希望能帮助你理解
1、虫洞原理
这个我只能从空间角度解释
空间是多维的，弦理论认为空间有11维，我想到第四维的时候脑子就受不鸟了...
一维是直线那样的空间，是无数个点按一维的方式排列出的，在这个维度上，空间的变化只能是那条直线的长度变长或者变短。
二维空间大家都在说是无数条一维的线组合成的面，你也可以理解成，一维的那条直线脱离了一维空间的限制，在变化过程中出现了宽度这个概念，而一个二维平面是有长和宽的
这里就要建立起维度的概念了
在上面的描述里，长是一维空间里的原有的维度，而宽是在一维之外或者之上的维度，这个维度把一维提高到了更高的维度——二维，我要说明的就是自有的维度和高一级的维度这两个概念
在二维的自有空间里，所谓二维平面可以有A4纸那么大，也可以变成足球场那么大，但始终是在二维里变化，直到变量不甘只在长宽之间变化，勇敢的朝没试过的方向上迈了一步...
按上面的说法，无数个二维空间叠一起，就有了三维空间，叠起来的平面有了厚度，这个厚度就是超越二维的更高一级的那个维度

三维空间就不用多说明了吧，咱整天都在这空间里，为了说明四维空间，我们用一个正方形的盒子比作三维空间
好了，现在来试试建立四维空间
咱们先来找那个比三维空间高一个维度的那个维度，是啥呢？我不知道...
咱们再来用上面的老办法，堆盒子，你把无数个盒子都堆起来，不也就是个盒子山么
要不试试这个
一维升二维的时候，你画2条线，把这两条线的4个顶点用线连起来，连成了个二维面（四边形）你画的那两条线就是比一维高一维的维度
二维升三维的时候，你在刚才画的由连接两条线而成的那个面旁边再画一个四边形，然后把这两个四边形的8个顶点用线连起来，连成了个三维体（六面体）你画的那8条线就是比二维高一维的维度（其实你画的是4个面）
三维升四维的时候，你在刚才连出来的那个六面体的斜上的位置（比如右上边）再画一个六面体（可以稍微大一点），然后把这两个六面体的16个顶点用线连起来，你会发现你连出来的是一个... 一个由8条线构成的通道！
但是这个通道是由8条线组成的（不是平常的由4条线就能组成的通道），而且这条通道是由两个4条线构成的的通道组成的，如果你画的两个六面体一大一小，你会发现这两个4条线构成的通道一个包着另一个
看到了吗，四维空间不是无数个三维盒子堆起来的，而是包含关系，你去网上搜搜四维的超立方体，你看是不是一个大六面体包着一个小六面体，而且从你画的由8条线画出的那个通道来看，通过空间进行位移（传送）是可能的，因为那个通道的两头是两个三维空间，这两个三维空间可以是一个在上海一个在伦敦，但那个通道绝不是地下通道或者地铁通道那种通道来的那么简单（想想永恒号通过虫洞时的情景）
我对高维空间的理解只能到这了，剩下的你自己脑补... 上面说的都是从如何从低维到高维，下面说说高维在低维如何体现，这个说起来比上面的简单多了
首先你来想一下一个球体在穿过一张纸的时候，在纸上的体现
从球体接触纸到穿过纸到离开纸，在纸上的表现是这样的：一张白纸上出现一个点，这个点变成了一个圆，而且越来越大，这个圆到最大的时候开始变小，越来越小然后变成一个点，最后这个点消失
这个三维的球体在穿过，或者说出现在二维平面上时，是以二维空间的形态出现的，即高一级维度的东西在低一级维度里，是以那个低一级维度里所能表现的形态出现的
现在平视前方，想象一个四维的球在穿过三维空间时的样子：你眼前凭空出现一个圆点，然后变成圆球，这个圆球变成乒乓球那么大之后开始缩小，变成一个圆点，然后没了
好了，你想想那个虫洞，既然虫洞是个空间通道，它的维度肯定高于三维，但是在三维空间里只能显示三维状态下的样子，所以那个虫洞看上去就是个圆球... 至于为啥不是个洞，上面说了，四维空间可能是一个空间包着一个（再去网上搜搜超立方体的图看看），永恒号是要去那个圆球包着的，或者包着那个圆球的空间里去，不应该是个洞阿...

2、一小时七年
你的理解一小部分是差不多的，即运动的相对速度，但这个“相对”不是你主观的，而是客观的，如果是你说的“大脑的感受”这种主观现象，那另一个人感受到的还可能是一小时半年的时间差别呢，你也提到了引力，跟引力确实是大大的相关的，不过你说的那个引力是那个黑洞的引力，一小时七年是那个水球上的事不是黑洞的事（在黑洞里一小时不知道等于多少个七年了..）
关键就是引力，我的理解是引力会影响到那个引力能影响到的空间中物质的运动速度，那个水球的引力必然是比地球的引力大了不知道多少倍（如果这颗水球质量和引力不够巨大就被跟前的黑洞吸进去了吧），在那个水球的引力范围内的物质运动速度大大慢于在地球引力范围内的物质运动速度，所以有了这个一小时七年的差距
为了帮助理解，你想想你楼上的那一层的空间就是受那个水球的引力影响的空间，然后楼层板是透明的，你看楼上的人的结果，他们在以超级超级慢的速度做事，楼上的人看你会惊讶你做事的速度是超级快的，像快进似的...
其实说到这，就不可避免的提到时间了，我上面写的引力越大，引力影响空间内的物质运动速度就越慢，所以我认为，时间不单独存在，而是附于空间存在，空间内物质运动速度停止，时间也就停了
这点我看到过支持这点的研究：地表和地外（好像是轨道上）空间的时间是不一样的，地外的时间比地表上的时间要快一点点，快多少秒来着没记住
还是说引力和时间，还是那个水球，水球上的是很浅是么？当然不是，我觉得水球上的水是很深的，应该就是海的概念，但是那几个人降落到水球表面上之后，水位还没过脚踝，这是因为那个黑洞巨大的引力对水球的影响，这种影响力在地球上也有，就是月球和太阳的引力对地球作用形成的潮汐力，也就是说，那颗水球上比山高的水墙其实只是潮汐而已...
从男主进入那个黑洞，到被在太阳系内营救，才过了1个小时不到吧，但是从地球到男主被营救的地方要飞多久这个估计是好几十年了，因为男主被救回地球之后他女儿都从二十几岁变成快挂的老太太了，这里又有类似于一小时七年的事了，黑洞引力有多巨大就不提了，黑洞内的物质运动速度也不会快了，时间自然慢到快停了吧，所以男主用好像1小时左右的氧气量扛到了几十年后地球人去救他，所以这大概就是一小时几十年的事了...
历史上有个有记载的飞机空中消失，三十年后又出现，降落之后乘客身上的表扔显示失踪时的时间，他们还是失踪时的样子，而他们的亲人已经老去...
题外话，片中很多次提到，是“他们”把虫洞放在那的，又是“他们”给男主和那个可爱的机器人打开了第五维空间，估计也是“他们”把男主送回太阳系的，那么“他们”是谁呢，我觉得是人类自己

3、时间是什么东西
这个在第2条里说了，这就不说了...

最后
其实上面说的引力会影响物质的运动速度（应该还有运动的方向），说引力扭曲空间也应该不错了。引力扭曲空间的事除了用影响力去捕捉和研究，还可以用观察物体在空间中的运动来研究，换句话说就是，被扭曲的空间可能不好捕捉，但是可以通过物体被扭曲的空间被影响去研究哪里有被扭曲的空间
给一颗卫星一个力让它在一个空旷的宇宙空间中直着漂走，能让卫星直着走的这个空间（通道）应该就是正常的了，如果这个卫星的轨迹出现变化，那么这颗卫星很有可能进入了一个收到影响的通道，而这个通道可能就是被扭曲的空间，比如，离一颗大行星比较近的位置——这颗大行星的引力影响了行星周围的空间
你再看看超立方体，像不像被扭曲的空间？

Answer 3

时间膨胀（Time Dilation）是说时间并不是永远以人们感受到的现在的这种速度进行的，它也会发生变化。它一般是和速度有关的。速度越快，越接近于极限速度，时间就会越慢。。。。爱因斯坦的时空称相对时空，它以观察者为核心，强调可观察，是用眼睛看时空，以光速为极限，将过去和现在联系在一起，是纵向看时空，时间和空间缠绕在一起，人称四维时空。爱因斯坦曾有过一个设想，当一个人以光速运动时，一道光在人眼前穿过，这个人所看到的光应为弯曲的。时间的膨胀是观察者观察的结果，是四维时空的产物，时间倚观察者而变，观察者的时间代表着真实的唯一存在，是四维时空模型中时间的最大值；观察者的时间代表着此刻，若设这个时间为零，其它被观察体的时间都为负值。在观察者本身却无法发现时间膨胀的原因，必须横向看时空，用牛顿的绝对时空观，就能发现时间膨胀的原因。

Answer 4

这就是广义相对论时间"同时性的相对性"米勒星球所处的位置是超大质量黑洞附近，这个比例大或者说空间弯曲率大，导致了时间的膨胀，才会出现一小时等于七年的桥段。

Answer 5

根据爱因斯坦的理论，物体在运动的时候时间会变慢，所以星际穿越中他们穿过虫洞之后就进入了不同的时间之内。