2014年11月,“燒腦”大片《星際穿越》在中國(guó)上映后票房一路飚紅,引發(fā)影迷惡補(bǔ)物理的熱潮。電影所描繪的情景令人神往:宇宙飛船穿越蟲洞抵達(dá)另一個(gè)星系,又進(jìn)入黑洞內(nèi)部突破時(shí)間、空間的藩籬。然而也有科學(xué)家質(zhì)疑影片內(nèi)容的合理性,如至今還沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞存在、人根本不能在引力場(chǎng)非常劇烈的黑洞中存活等。
不可否認(rèn)的是,《星際穿越》想象力極其豐富,影片中的情景也并非不能實(shí)現(xiàn)。下面就一起看看《星際穿越》中哪些現(xiàn)象或技術(shù)是可能實(shí)現(xiàn)的吧。
可能性: 將來或許有
劇情: 宇航員可以進(jìn)入休眠水床,并自行設(shè)定喚醒時(shí)間。
技術(shù)上的人類低溫休眠,是指在極短的時(shí)間內(nèi)將人體冷凍到-196℃,讓細(xì)胞停止活動(dòng),以無限期地延長(zhǎng)人類的生命周期。不過,目前人類仍無法做到這一點(diǎn),尤其是在0℃到-60℃這個(gè)區(qū)間內(nèi),冷凍所產(chǎn)生的冰晶對(duì)人類細(xì)胞的破壞是致命的,而且水分的冷凍過程又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)有悖于“熱脹冷縮”的“熱縮冷脹”物理過程。
但在不久的將來這一設(shè)想有可能成為現(xiàn)實(shí)。國(guó)內(nèi)的一些醫(yī)院已能將大腦放在-33℃的低溫下,讓患者冬眠后再實(shí)施腦手術(shù)。最近,日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn),一種水蛭在-196℃的液氮中依然能生存,這一發(fā)現(xiàn)可能有助于尋找冷凍保存人體器官的新方法。
可能性: 已驗(yàn)證
劇情: 電影中,庫珀和女科學(xué)家布蘭德降落在繞著黑洞轉(zhuǎn)的星球上,該星球上的1小時(shí)相當(dāng)于地球上的7年。
由于時(shí)間膨脹,《星際穿越》中的“堅(jiān)韌”號(hào)船員衰老速度比地球上的人慢。這種現(xiàn)象符合愛因斯坦提出的相對(duì)論——當(dāng)人以接近光速的速度移動(dòng)時(shí),時(shí)間會(huì)變慢。在地球上,科學(xué)家已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證明了這種理論。
英國(guó)皇家天文學(xué)學(xué)會(huì)主席馬丁·巴斯托說:“根據(jù)愛因斯坦提出的狹義相對(duì)論,以不同速度移動(dòng)的物體經(jīng)歷的時(shí)間存在差異。例如,登上月球的宇航員移動(dòng)速度超過地球上的任何人,他們的衰老速度略慢于地球上的任何人,但還沒有達(dá)到顯而易見的程度?!?/p>
可能性: 確實(shí)有
劇情: 電影中如同王冠般耀眼的環(huán)形結(jié)構(gòu)是大家最關(guān)注的。這是黑洞周圍的物質(zhì)在引力作用下,落入黑洞的同時(shí)釋放引力勢(shì)能而產(chǎn)生的明亮結(jié)構(gòu)——吸積盤。
近日,美國(guó)天文學(xué)家通過對(duì)76顆黑洞進(jìn)行觀察和測(cè)量發(fā)現(xiàn),它們的磁場(chǎng)強(qiáng)度是地球磁場(chǎng)的一萬倍。
活躍星系中心的超大質(zhì)量黑洞,通常會(huì)產(chǎn)生噴流。在噴流形成和吸積盤物理學(xué)中,磁場(chǎng)可能也起了關(guān)鍵作用??茖W(xué)家在銀河系中心黑洞附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)動(dòng)態(tài)磁場(chǎng),如果這種現(xiàn)象是普遍的,且磁場(chǎng)能延伸到黑洞視界以外,吸積盤結(jié)構(gòu)就會(huì)受到顯著影響。
科學(xué)家觀察到的超大質(zhì)量黑洞噴出的氣體證明了動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。這些氣體噴射由磁場(chǎng)形成,并產(chǎn)生電磁波輻射。通過分析數(shù)據(jù)后繪制出不同波長(zhǎng)的電磁波輻射圖,然后根據(jù)不同輻射圖之間噴射特征的變化,就能計(jì)算出黑洞附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
結(jié)果表明,黑洞的磁場(chǎng)強(qiáng)度與醫(yī)院里“核磁共振”中的磁場(chǎng)強(qiáng)度差不多——大約是地球磁場(chǎng)的一萬倍。
可能性: 危害顯現(xiàn)
劇情: 農(nóng)作物患上了枯萎病,糧食緊缺,沙塵暴席卷全球,人類不得不向外太空尋求生存空間。
《星際穿越》的背景讓電影科學(xué)顧問基普·索恩煞費(fèi)苦心。作為物理學(xué)家,為了保證“植被大量枯萎”這一假設(shè)有科學(xué)依據(jù),他請(qǐng)來加州理工學(xué)院的許多相關(guān)教授,其中包括1975年諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者戴維·巴爾的摩,組織了一次兩個(gè)多小時(shí)的討論會(huì)。
枯萎病亦稱疫病,是由真菌或細(xì)菌引起的植物病害,癥狀包括嚴(yán)重的斑點(diǎn)、凋萎或葉、花、果、莖以及整株植物的死亡。目前防止枯萎病大多使用一些廣譜抗菌類的農(nóng)藥。
專家們表示,雖然目前地球上不存在可以滅絕整個(gè)植物界的枯萎病,但假如有某種病原體專門“欺負(fù)”葉綠體,還是有可能的。
可能性: 只是時(shí)間問題
劇情: 《星際穿越》中有很多“腦洞大開”的情節(jié)。比如,主人公們進(jìn)入一個(gè)全是水的星球,為了逃避如山川般的巨浪,他們飛離了星球。
未來,我們真的可以離開地球,進(jìn)行星際穿越嗎?目前,科學(xué)界認(rèn)為平行宇宙是存在的。也許,在另外一個(gè)星球,還生活著一個(gè)一模一樣的你,只是你自己沒有發(fā)現(xiàn)而已。(據(jù)中新社、果殼網(wǎng)、新浪網(wǎng))
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2015年2期