電影《星際穿越》中有哪些科學上的錯誤?

天際雪

《星際穿越》邏輯上算是比較嚴謹的電影了,因為這部電影是美國大名鼎鼎的物理科學家基普·索恩在背後指導。

基普·索恩是誰?當今世界上研究廣義相對論下的天體物理學領域的領導者之一、2017年諾貝爾物理學獎獲得者、是很多當下科學家導師、著作了《黑洞與時間彎曲》。目前加入Space(大家知道為什麼馬斯克敢向公眾擲豪言殖民火星主宰太陽系的計劃了吧~~~)

正因為這樣的緣故,《星際穿越》很多情節看起來很是“高大上”,極具物理理論的科幻色彩,符合最新科學對於宇宙奧秘的認知,比如地球枯萎病、引力異常的效應、米勒星球的巨浪、蟲洞穿越的猜想、穿越黑洞、五維空間……

不過,也許是諾蘭設定的電影本身“藝術”性的一面,《星際穿越》裡面很多腦洞的情節雖然觀感十足,但細細探究卻有悖物理科學理論的地方。因力有不逮,就重點探討以下兩點:

一、五維空間事件混亂

問題1:存不存在五維空間?

五維空間是超玄理論下對時空層級劃分的一個維度,但究竟怎麼理解呢?按照目前看法,前三維是位置,存在於空間中;第四維是速率,存在於時間中;第五維存在於速度的時間方向中,是速率指向的,畫面感內容就像是無數部相同的視頻在放映,只不過各自之間有一個時間差。從《星際穿越》電影畫面可以看出,裡面就是按照這樣的邏輯認知做出的視覺效果!

但目前,超玄理論認為的五維空間概念,沒有得到科學驗證,人類也無從感知,僅僅是一種理論猜想罷了。

問題2:假如存在五維空間,那我們能不能回到過去改變未來?

這樣的設想,在《黑洞頻率》、《蝴蝶效應》中實現了,但這個是有悖於科學常理的。原因在於能否實現時間旅行的問題。

假如人類科技可以實現時間旅行:那當我們從現在的A點,回到過去的B點,並假定我們在A點處質量為m,在B點處質量為n,那由於長大或衰老等原因,必定m>n,m=n,m<n。因為很難保持m=n的情況,所以,假定我們從A點穿越到B點,存在m≠n的情況,那麼,一定會增大或者減少過去宇宙系統時空質量。那麼,這無論如何都會違背“能量守恆定律”。

假如人類科技可以實現時間旅行:如果要遵循能量守恆定律,按照目前的科學推論,那麼,一定是在平行時空實現的。這意思就是說,我們能回到過去經歷的某個時間節點,但不能改變那個宇宙時空下發生的一切,如果真要改變,那麼,宇宙事件的演化將按照多條時間線,並且只能在另一個平行宇宙發生。

但在電影中,五維空間的存在是未來人類為了地球人類種族的延續特意為庫珀打開後來又關閉的。這就拋出一個問題,未來人類既然可以操縱庫珀時間點上的一些事物,就有能力殺死庫珀,及因為枯萎病而殘存的地球人。那假如未來人類殺死了他們,未來人類的祖先又是誰?

同樣的,庫珀能回到過去時空,並且指引女兒找到引力常數,化解人類滅絕之危。這種改變過去時空的事件,同樣違背能量守恆定律和平行時空理論演化方向。

二、米勒星球疑點

庫珀他們一行因為收到信號,降落到了一個滿是水覆蓋的米勒星球上,本來僅僅淹沒小腿的水深高度,卻被巨大的潮汐力弄得跟遮天蓋地的海浪一般,並且上面的一小時等於地球上的7年。

疑點:米勒星球存在?

大家想一下,就按照上面一小時等於地球上7年時間,以物理學上有關引力,半徑等計算,那麼,米勒星球有一部分是位於黑洞事件視界內的。

那問題來了。如果米勒星球位於黑洞事件視界內,那黑洞無與倫比的,連光都無法逃逸的吸引力, 米勒星球還會存在麼?

即使存在米勒星球,那黑洞引力對之產生的角動量,米勒星也不會做週期性很慢的公轉運動,至少接近光速。這樣看來,庫珀他們別說登陸米勒星球,就連米勒星球是否存在,即是存在,能保持如此狀態(公轉速度)存在的可能性都非常值得懷疑。

(這不得不說是忽悠不懂基本物理科學的腦瓜小白的一段看似精彩的電影情節)


東方科幻谷

《星際穿越》是一部高水平科幻電影,但電影總會有些漏洞,我們來看看那些不合理的地方吧。

第一點,飛船的信息傳輸。片中有個情節:NASA的教授提到47年前有蟲洞出現在木星附近,隨後NASA派出了12名宇航員穿越蟲洞去尋找宜居的星球,後來通過宇航員傳回的消息得知有3顆疑似適宜人類居住的星球。這個情節中讓人最摸不透的是,這12名宇航員是怎麼把信息傳回地球的。就算通過蟲洞能夠實現信息傳輸,飛船上的宇航員因受限於飛船上設備功率的問題接收來自地球的信號都已經很困難,他們是如何將信息發送出去的?更何況片中與主角同行的黑人教授也提到“蟲洞只能單向傳輸數據,所以我們只能接收來自地球的信息但卻不能發送。”

第二點,並不存在的行星。在片中主角來到了一顆名為Miller的行星,這顆行星以非常近的距離圍繞著巨型黑洞做公轉運動。根據相對論效應,在接近黑洞時確實會出現時間變慢的現象。這顆行星上的一小時相當於地球上的7年時間左右,要達到這麼巨大的時間膨脹,這顆行星可以說是緊貼著黑洞了。但這種情況根本不可能出現,如此巨大的黑洞還要和它靠的如此近,這顆行星早就應該崩塌瓦解被吸入黑洞之中。

第三點,一直漂浮的飛船殘骸。在片中主角所乘坐的飛船在爆炸後它的殘骸一直安靜的漂浮在太空中,這是一處較為明顯的錯誤。宇宙是真空無阻力的環境,這些爆炸後飛出的殘骸應該會一直向外飛去而不是靜止地漂浮。除了以上幾點之外《星際穿越》還是一部較為嚴謹的科幻片,值得一看。


科學薛定諤的貓

確切的問法應該是該劇有哪些不靠譜的科學假設?與宗教相似,藝術求創新不求論證或實證,沒有錯誤可言,大凡能賣座的藝術和宗教肯定錯不了。

該劇力求科學嚴謹,還請了個理論天體物理學家做技術顧問。天體物理學算得上是一門最有代表性的科學,科學做學問的基本思路就是理論假設,接著對理論進行論證或實證,實際上就是古希臘人發明的形而上學邏輯論證。掃讀了下已發表的回答,不妨補充下《星際穿越》的三個最基本的藝術誇張和科學誤導,蟲洞、黑洞和萬能公式。

首先,蟲洞是個理論假設,基於愛因斯坦的相對論。相對論推斷時空可以彎曲,蟲洞就是基於時空彎曲這個推斷的進一步假設。理論上在表達相對論時為了視覺方便,“三維”之體的時空往往畫成“二維”的面,如圖,

劇中科學家Romilly用一張紙和一支筆對蟲洞的生成做了個精彩的演示。那張紙代表愛因斯坦的“二維”時空,他先用筆在紙面畫上間距分開的兩個點,分別代表了前後兩個任意的時空,比如,今日十二點正的地球相對一萬年前半夜十二點的遙遠的某星系某星球。既然面可以假設彎曲,那麼面也可以假設摺疊。於是,Romilly將紙彎曲並對摺,使原來前後分開的兩個時空點相互接近甚至接觸。他再用筆刺穿了紙上兩個點的重疊處,於是蟲洞就如此這般奇蹟誕生了。換言之,宇航員就像那支筆一樣可以穿越時空,或前穿或後穿,如圖

你相信上述的科學嗎?事實上,穿越時空的假設是建立在一系列假設的邏輯推理假想而已,不是真的:

  1. 假設的時空不可摺疊。愛因斯坦假設的時空不是“二維”之面而是“三維”之體,你如何摺疊一個“三維”體??

  2. 時空本身就是個假設。愛因斯坦在數學操作中假設時間為另一個空間維度而由此發明了時空的概念。現實中時間只是空間變化的歷史,並不是實際的存在,換言之,時間是虛假的意念存在而不是真實的空間存在。

  3. 幾何的空間維度本身也是個數學假設,事實上我們一直就生活在一個多維的空間。維度也就是空間的走向,所謂的幾何維度實為一個憑空捏造的理念,基於笛卡爾為計算空間點位置的方便而發明的座標系。維度的定義來自歐幾里德幾何,零維被定義為佔零空間的點、一維佔零寬度的線、二維佔零厚度的面。現實中有誰真見過不佔空間的點、無寬的線和無厚的面??可見,

  4. 幾何就是假的,而愛因斯坦的相對論正是以幾何為數學基礎的理論。

綜上所述,藝術上的穿越基於了科學上的多重連環假設,其中沒有一環得到過實證。任何沒有實證的假設都不是真的、都不靠譜。

其次,除了通過一系列假設而憑空捏造的蟲洞,《星際穿越》的另一個科學假設就是黑洞。由於黑洞引力特大,接近黑洞的生命就相對活得特長,與之相應的時間也相對變得特慢,因此遠航到黑洞附近的宇航員相對地球而言大大“延長”了生命,他們在黑洞附近活過的幾十個小時相當於在地球上的幾十年。顯然,該劇的科學顧問、理論物理學家Kip Thorne(故意)忘記了計算由於引力增加而引起的宇航員的體重增加,換言之,按劇情接近黑洞,Cooper等的體重起碼要增加相當於他在地球體重的好幾萬倍,那麼,劇中的Cooper等如何能輕鬆地生活和作業而沒被自身的體重壓死?

最後,當然就是Brand教授幾十年解決不了,由Cooper的天才女兒Murph解出的那個萬能方程公式,完美詮釋了萬有引力的奧妙,繼而成功地把揀選而數量有限的倖存者帶離了末日降臨的地球。什麼叫萬能公式或稱萬物理論?就是完美結合宏觀相對論和微觀量子力學以後推演出的全能全智的數學公式,再加用於拯救世界的全善。哲學上,相對論是決定論而量子力學是隨機論,祈求兩個本質上矛盾的理論實現統一併屬實,理論上和實際上的難度相當於論證上帝的存在,科學與神學的完美結合。

好萊塢的科幻實為宗教,現代科學的發展不但無礙宗教,反而為宗教神學提供了更多的假設、更廣的假想,因為科學的前身就是古希臘的形而上學,而形而上學與神學共享了同一個超自然的思維。就穿越科幻片而言,我認為2016年的《降臨》更有創新性(參見我的回答)。做科學的確需要創新的想象和假設,做神學也一樣。如何區別神學和科學、其中再夾個形而上學,正確引導青少年熱愛科學、識別神學?這是項技術挑戰性很強的教育任務。


Lauzi

前面大家已經講了很多方面,那這裡我說一個大家都沒有提到的方面。

這部電影當中所展現出來的黑洞影像號稱是目前為止最真實的黑洞。這是根據理論數據計算機模擬出來的,我們可以看到黑洞的視界,吸積盤,以及黑洞的引力透鏡效應在吸積盤垂直面上所成的像,這些效應很好的符合理論,看起來很真實也很震撼。

但是,電影中的黑洞有巨大的吸積盤,吸積盤內的氣體相互摩擦會發出巨大的輻射,在垂直盤面還會有噴硫射出,這些在電影當中都沒有表現出來。電影的最後永恆號滑向黑洞,由於燃料不足,只能把徘徊者飛船拋向黑洞來獲得反衝,逃離黑洞。這是說得通的,在旋轉的黑洞有一個能層,可以通過這種方式來獲得能層中黑洞的轉動動能。但是他們離黑洞如此之近,要知道吸積盤的輻射非常之強其中還有高能的伽馬射線,在這個距離上恐怕早就被如此強烈的輻射瞬間汽化。因為看不出他們的飛船還有所穿的宇航服有任何的可以抵抗如此強烈輻射的特別之處。這就是我覺得不慎合理的地方。


三葉草161357042

作為一部科幻片,其作用是讓青少年放飛理想的翅膀、熱愛科學、勇敢地追求人類美好的未來。所以,本片具體有哪些“科學上的錯誤”我就不再談了,只談點觀點:

一、所言“科學上的錯誤”,應該是指建立在我們現有知識基礎上而解釋不了的現象,但是,科學是在探索中發展進步的,所以並非現有的知識就是終結的“科學”,應該看到我們現有的“科學”知識的侷限性,更應該允許我們有科學的幻想。

二、《星際穿越》本身就是一部科幻片,應該允許科學家、藝術家們大膽幻想,而不是去吹毛求疵。就像《西遊記》一樣,內中上天入地、一個筋斗十萬八千里、火眼金睛等等,也都是“違背科學”的,但是正是由於有這些幻想,才讓我們有追求未來美好生活的夢想,而且現今的科技已逐步在實現這些夢想。所以,要有幻想才有未來。


WILLSON1625027

電影《星際穿越》中要說那些科學上的錯誤,由於我沒看過這部電影,對電影中是否存在科學上的錯誤沒有發言權,但聽說這部電影是有大物理學家在背後指導的,應該不會犯重大科學錯誤。在判定是否犯科學錯誤,主要看使用的判定方法是否屬於科學方法,比如,哲學判定,由於白馬不是馬的邏輯是自洽的,哲學只承認邏輯自洽的證明是正確的,說白馬是馬拿不出邏輯自洽的證明,所以哲學判定白馬不是馬是正確的,白馬是馬是錯誤的。科學邏輯是,白馬是馬是長期實踐公認的,是判定邏輯是否正確的一個重要檢驗標準,正確性是高於邏輯的,屬於邏輯證明不了是否正確的東西,所以科學直接判定白馬是馬,哲學的白馬不是馬正確判定是錯誤的,由此可看出,科學與哲學經常會是雞和鴨對話,往往談不到一塊,是否錯誤要看用什麼標準判定,與是否真的錯誤毫無關係。還有就是,科學不是絕對正確,科學由兩部分內容組成,第一部分是實踐經驗總結的部分,這部分一直接受實踐檢驗,是作為事實證據使用的,這部分可以被實踐推翻,但不接受邏輯去推翻這些內容,另一部分是邏輯推理部分,由於科學承認不是絕對正確的,即,科學只認為相對於其它是最正確的,同樣不接受挑出有缺陷去推翻它,但歡迎任何能拿出更好的去取代的,這個好壞也得按科學的規矩來判定。最後,《星際穿越》是一部科幻電影,科代表科學思想,幻代表任意幻想,科學屬於以科學思路去幻想現在無法證實的事情,無法證實就不能判定為錯誤,只要思路屬科學的,就不會有錯誤。


龍一歐

承邀。

電影,特別是科幻片,本噴子不愛看,特別是米國科幻電影是搞科學神話,是對科學的神化,是妄想把科學做成害人的宗教。

我沒看過《星際穿越》,但從片名就可以知道是科學妄想片。現在科學連登月都那麼艱難消耗那麼巨大的能源。星際穿越時地球的能源一定被人類耗盡並因此毀滅。


自由媒體

科片創作,需要前沿科學的擴展和虛構,是艱辛的智力勞動!

放飛的思維,在震撼視覺的同時,使人類後代在科學空間自由翱翔,自由探索,不斷開發和創新現有科技。就此,幻影嘛,不以錯誤評說。


奇石齊天

首先要說這部電影確實很好看,要比很多電影嚴謹得多,起碼把事兒講清楚了大家也都看明白了。我本人看了不下五遍,由於我的極力推薦,妹紙(媳婦)也對這部硬科幻有感且開始喜歡科幻類電影了(只是想從其他面讚美這部電影魅力)。錯誤談不上,硬要找點瑕疵的話感覺是對 “他們(未來的我們)” 的設定,既然都能在土星旁隨意擺個蟲洞了,就不能再簡單點提示現在的我們應該怎麼做嗎? 害的我為人類捏了五把汗呢。😓😓😓😓😓



西門你個村雪


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