星际穿越的物理知识?《星际穿越》中的物理知识有:1、虫洞:虫洞简单来讲就是连接两个遥远时空的多维空间隧道,我们可以把一张纸按中间对折,在纸的两面的同一位置标记一下,然后再折起来,使那两个点重合,此时,如果你从一个点进去了,瞬间就会从另一个点出来,这就完成了时空穿梭,虫洞就是这个原理。2、维度:一维、那么,星际穿越的物理知识?一起来了解一下吧。
一、黑洞:黑洞一种不会向外界发射或反射任何光线的物质,一切物体接近黑洞都会被吞噬包括光,因此人们无法看见它。
二、虫洞:虫洞是在1930年由爱因斯坦和纳森·罗森假设提出的,认为虫洞是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道(白洞与黑洞),认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。
按照我们所接触的物理知识黑洞与虫洞都应该是无法被看见的,但是电影里的黑洞是可以被看见的。作为《星际穿越》的科学顾问基普·索恩,在《星际穿越》上映前后便就发表了关于“黑洞可视化”与“虫洞可视化”的两篇论文。所以当我们还在怀疑电影里面的胡编乱造时,物理学家已经给出了回答。
三、时间相对论:影片中当主角一行人,因为一直能收到米勒的信号,前往米勒星球,回来时这个Romily已经过了二十多年。而在之前也计算出米勒星球上的一小时是地球上七年。
根据爱因斯坦的相对论,空间和时间的尺度随着观察者速度的改变而改变。因为极大的速度会使飞船和里面的所有物体的时间减慢。也就是说,飞船的时钟走了一圈,地球上的时钟已经转了许多圈了。而同时除了速度之外引力的作用也会对时间产生影响,所以当主角把飞车停在米勒星球上过了几个小时候,Romily已经度过了二十多年。
《星际穿越》中的物理知识有:
1、虫洞:
虫洞简单来讲就是连接两个遥远时空的多维空间隧道,我们可以把一张纸按中间对折,在纸的两面的同一位置标记一下,然后再折起来,使那两个点重合,此时,如果你从一个点进去了,瞬间就会从另一个点出来,这就完成了时空穿梭,虫洞就是这个原理。
2、维度:
一维、二维、三维相信大家已经很熟悉了,我们也经常听到点动成线,线动成面,面动成体这个结论,我们不难发现,后一个为维度都是由前一个维度组成的,既然三维是一个空间。
那四维就是由无数个正方体组成的,同时我们也可以将我们存在的三维空间中每一秒存在的状态看作一个正方体,那么四维空间中我们就可以浏览我们生命中的每一个片段,即已经超越时间,时间在四维空间中就是一个个表示着每一分每一秒的正方体,是实在存在的物体。
3、引力弹弓效应:
在影片的结尾,库伯和布兰德教授准备前往第三课星球时发现燃料不够,而黑洞就在他们面前,此时,库伯提出了可以用引力弹弓效应去解决燃油不足的问题。
引力弹弓就是利用行星的重力场来给太空探测船加速,将它甩向下一个目标,也就是把行星当作引力助推器。
4、钟慢效应
时间膨胀是一种物理现象:两个完全相同的时钟之中,拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢。
《星际穿越》描绘了虫洞、奇点、维度、巨浪现象、相对论与时间膨胀等物理概念。在电影中,虫洞被视为连接不同星系的桥梁,尽管在现实中我们尚未能验证其存在。奇点则代表时空中的一个异常点,其中物理量趋于无限大,是宇宙大爆炸后物质和能量的集中表现。维度概念通过一维、二维、三维的描述,向我们展示了四维空间的概念,即在三维空间基础上加入时间维度,使得时间在四维空间中成为可以触摸的实体。
巨浪现象在电影中是通过米勒星球上的黑洞引力引发的,这种极端的引力环境导致了巨大的潮汐波动。相对论与时间膨胀则是电影的核心主题之一,库珀在星际旅行中体验到时间在不同引力场和速度下的变化,这种变化在电影中以“天上一天,地上一年”的形象生动展现。
电影剧情围绕着地球面临的粮食危机和气候变化,以及库珀作为宇航员参与的一次冒险任务展开。库珀和他的团队通过虫洞寻找适合人类居住的新世界,他们的任务是确定哪些星球具备殖民条件。电影中的科学元素与紧张的剧情相结合,为观众呈现了一部充满想象力和科学启发的作品。
《星际穿越》是一部2014年上映的科幻电影,由克里斯托弗·诺兰执导,马修·麦康纳和安妮·海瑟薇主演。电影基于物理学家基普·索恩的黑洞理论创作,通过震撼的视觉效果和深刻的主题探讨,获得了观众和评论家的广泛赞誉。
1. 墨菲在《星际穿越》中发现的,是关于引力的本质。这是现代物理学最想解决的问题,因为引力问题阻碍了人类科技的发展和大一统理论的实现。
2. 在电影中,为了得到黑洞的参数,必须进入黑洞。库柏和安妮一起寻找新的生命之地。最终,进入黑洞的库柏在五维空间中,用摩尔斯密码向过去的墨菲发送了数据。
3. 墨菲利用这些数据,解出了老师的方程,明白了引力的秘密。最终,依靠对引力的理解,人类在太空建立了新的家园。
4. 库柏牺牲自己进入黑洞内部,而这个黑洞恰好有一个温和奇点,没有将他瞬间撕碎。进入奇点后库柏发现了反引力效应,这时未来的人类在他身边设置了五维空间,于是出现了星际穿越中最经典的一幕,库柏通过五维空间将参数传给离开地球前送给墨菲的手表,通过手表的指针来表示参数。
5. 墨菲通过参数解出了布兰德教授留下的反重力方程,建梁扮造空间站带领人类离开地球。
6. 影片结尾,墨菲让库柏去找小布兰德教授,并且告诉他,那里才是人类未来的希望。也就暗示了拯救他们的未来人类来自于小布兰德教授在遥远星球建立的人类基地。
7. 基普.索恩不仅是科学顾问,电影的情节基础和剧本大纲都是他和朋友琳达.奥布斯特一起构思出来的,他也是早期的剧本编剧之一。
《星际穿越》(Interstellar)中,巨浪星上的一小时等于地球上的多少年,是一个复杂的天体物理问题。结论是,假设巨浪星位于旋转黑洞外的稳定圆轨道上,当黑洞角动量趋向于理论允许的最大值时,理论上可以实现任意大的时间膨胀系数。
考虑Boyer-Lindquist坐标系中的Kerr时空度规(采用自然单位制):
在这个度规中,黑洞的质量、单位质量的角动量以及两变量和的表达式能够帮助我们理解时间膨胀的原理。事件视界的存在条件为:
角动量的取值限制了事件视界的形成,同时影响着巨浪星上一小时与地球上一年时间的相对值。
Bardeen等人在1972年研究了绕Kerr黑洞运动的测地线圆轨道,提出了一种计算巨浪星与地球之间时间膨胀的方法。将地球视为静止的远端观测者,巨浪星上的观者通过发送光信号并与地球接收到信号的时间间隔计算出时间膨胀因子。
通过推导圆轨道四速的坐标时间分量,我们可以得到时间膨胀因子的计算公式。对于在Kerr黑洞赤道面上有质量粒子的测地线运动,利用总能量和角动量守恒,可以建立运动方程。在考虑圆轨道的条件下,可以得到守恒量的表达式,并求得最小稳定圆轨道的坐标半径。
顺行轨道可以给出更小的环绕半径和更大的时间膨胀因子,因此主要关注顺行解。
以上就是星际穿越的物理知识的全部内容,1. 大神普及《星际穿越》的天文物理学知识 看《星际穿越》前必懂的18个天文物理:TOP.1:黑洞真是洞?.TOP.2:什么是虫洞?【No.1】.TOP.3:什么是虫洞?。