为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

在诺兰的新作《星际穿越》中,有这样一个情节:

经过两年的冬眠后,库伯他们一行人,抵达了土星附近的虫洞。虫洞,我们知道,就是连接两个时空之间的一条捷径(对这个问题的解释,请参阅《〈星际穿越〉中的虫洞为什么是一条捷径?》一文)。本来相距几亿光年的两个时空点,通过虫洞连接,嗖地一下就到了。出了虫洞后,库伯他们决定先去巨浪星上看个究竟。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

从电影中,我们可以得知一个有趣的现象:巨浪星上的1小时,约等于地球时间的7年。

为什么会这样呢?这个问题,我们可以用地球仪上的经线来解释一下。

地球仪上的所有经线,在球面上其实是相互平行的,它们都是球面上南极与北极两点之间最短的连接线。正因为这个“最短”,所以从北京飞往美国的飞机,都是从北极上空飞过,因为这样的路线最节约燃料。但是,经线与经线之间的距离却是变化的,在北极附近,两根经线的距离小。在到达赤道之前,越朝南走,两根经线之间的距离也会随之变得越大,这就是“测地偏离现象”。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

在弯曲的时空中,也会发生类似的现象。电影中,从巨浪星上发出的两束光,它们的发光时间间隔是3个多小时。这两束光在传播过程中会发生什么变化呢?它们就好像从北极出发的两道经线,在传播过程中,距离也会越来越远。等光传播到地球的时候,地球接受这两束光的时间间隔就长达24年之久了。

这个现象,就是由时空弯曲引起的。根据爱因斯坦的相对论我们知道,黑洞附近的时空是弯曲的。因为巨浪星附近有一个大黑洞,空间十分弯曲,所以就导致巨浪星上的时间比地球上的要慢很多。

对“测地偏离现象”等问题有兴趣的,可参阅视频:《星际穿越》中的巨浪星


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