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諾蘭《星際穿越》中有哪些科學上的錯誤

來了:跨星際的通訊需要極強的發射功率,可能需要幾萬平米的發射天線陣列,這種功率只有地球上才做得到,所以Endurance只能收不能發啦。

-Murphy最後成功找到公式以後把計算紙從陽臺上扔出去是什麽意思?

這個沒人問,屬於本座自問自答。這是壹個彩蛋,Murphy這麽做絕不僅僅是為了爽。這是由美國物理學家費米創立的傳統:

在1939年奧托·哈恩和F.斯特拉斯曼發現核裂變後,費米馬上意識到次級中子和鏈式反應的可能性。1942年12月2日他在芝加哥大學體育場的壁球館試驗成功了首座受控核反應堆。在二戰期間第壹枚原子彈的建造過程中(曼哈頓計劃),他是主要領導者之壹。1945年7月16日5點30分,原子彈在內華達州的沙漠引爆成功時,費米在原子彈試爆現場附近,在氣浪來臨之前、之中、之後各灑了壹把碎紙片,並根據紙片飛出的距離將該次核爆炸的TNT當量估算為壹萬噸。後來證明這與測量結果(兩萬噸TNT當量)相差不遠,在同壹個數量級上。

維基百科,自由的百科全書恩裏科·費米

-片子末尾,Cooper和TARS為什麽要駕駛飛船和Endurance母船分離?

Brand和Cooper決定利用黑洞的引力飛往Edmund的星球,計劃是在黑洞附近拋棄壹艘船以使得母船可以到達。但是後來Cooper自我犧牲也跳進黑洞了。

從牛頓力學上講,這個沒有理由。根據經典力學,壹個自由落體如果簡單地在軌道上分離成兩半,是不會獲得額外能量的;除非是壹半質量把另外壹半的質量狠狠地“蹬開”以獲取額外的沖量,但電影裏顯然沒有這麽做,Cooper和TARS的飛船只是簡單地被“脫開”而已。

當然了,在黑洞附近牛頓力學顯然不適用了。我們已經知道Gargantua是壹個高速旋轉的黑洞。關鍵在於,在旋轉黑洞的“動圈” (ergoshpere)附近,使用“彭羅斯過程”(Penrose process)可以從黑洞中提取能量。簡單解釋就是,壹個物體如果進入“動圈”然後分離成兩半,如果分離得當,壹半會墜入黑洞視界,但另壹半可以獲得額外的能量並逃逸,這額外的能量來自於黑洞的角動量。具體請看維基百科(Penrose process)。所以Cooper和TARS的犧牲是值得的,多扔壹艘飛船,母船就多壹份希望逃逸。

Kepp作為大牛,當然知道彭羅斯過程,這個地不用洗!Yeah!

======結論

《Interstellar》是本座看過的最嚴謹的科幻片,沒有之壹。片中對於幾個科學問題都花費鏡頭專門解釋,令我這種geek很high,換了其他導演估計就壹筆帶過了。以下:

蟲洞形狀問題:在進入蟲洞之前黑人宇航員專門解釋了蟲洞為什麽在三維空間是球形。其實他不說估計也不會有人專門問。

Cooper, Brand和Mann在基地裏的討論:這段討論不長,但卻是全片技術含量最高的壹段。Mann提到了目前物理學的根本難題,就是廣義相對論和量子力學在重力問題上的不壹致性,不解決這個問題,Dr Brand在地球上無法達成PlanA的目標(操縱重力以造出廉價的殖民飛船)。要突破這個問題就必須在黑洞視界內取得數據。Cooper問為什麽不能這麽做,黑人回答這是不可能的,因為“nature prevents a naked sigularity”,這來源於宇宙審查假說:Cosmic censorship hypothesis。 說通俗點就是黑洞奇點毀壞物理定律,屬於宇宙的家醜,所以被藏在黑洞視界背後,而通過了黑洞視界的事物壹律是有去無回的,所以也不會有人可以暴露“家醜”(但其實還是可以的,看下壹條)。

Cooper和TARS墜入黑洞取得數據:進了黑洞有去無回這件事其實也是矛盾的,因為信息不能被憑空消滅掉,霍金的解釋是被黑洞吞噬的信息最終會隨著霍金輻射重新釋放出來。影片的解決方案是讓Cooper在高維時空向過去傳遞信息,這涉及到了時間旅行壹系列的議題。

值得壹提的是Cooper墜入黑洞那壹段有壹個不到壹秒的鏡頭:在下墜過程中黑洞“地平線”的圓弧急劇向上彎曲,包圍了宇宙的星空。這個是有根據的(但不是最正確的視覺效果),在此頁面有詳細討論:Journey into a Schwarzschild black hole。光是這壹個不到壹秒的鏡頭就令本座心服口服,我相信壹般觀眾都未必會註意到這段。

洗地完畢~~ 最後,對Cooper到達singularity以後的劇情的槽不要吐,現有的科學無法解釋在黑洞核心會發生什麽。腦洞怎麽開都是可以的,就算Cooper在核心遇到海綿寶寶都是合理的。

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以上那句是玩笑。

上映已經快兩個禮拜,《Interstellar》被噴得也夠多。劇情復雜的科幻片都是這樣,《Inception》也是如此。其中不乏壹幫文科生看不懂惱羞成怒。

這就涉及到壹個根本性的問題:妳會不會看電影?

去電影院看電影,如果妳不是為了在黑暗中摸妹子醉翁之意不在酒,那妳大致也就是為了去娛樂壹下。作為合格的觀眾,看電影之前要做好壹件事,這件事叫:suspend belief。 這是壹個妳和導演之間的交易。導演說,妳姑且無條件地相信我作的壹些假設,不管這些假設有多麽荒誕多麽假;基於這些假設,我給妳講個好故事,讓妳在這兩個小時裏爽。

看《Star Trek》,妳就得相信不同的外星人恰巧樣子就長得和人差不多。看《Star Wars》,妳就得相信有原力這回事。看《The Matrix》,妳就得相信電腦喜歡把人做電池而不是直接飛到大氣層外用太陽能電池板。看《Inception》,妳就得相信手提箱造夢機掛上點滴就能給妳洗腦。看《Interstellar》,妳就得相信人類能造星系級飛船但是種不好田。看《Avenger》。。。漫威說啥妳就得信。

去看魔術表演,妳知道魔術師明目張膽地騙妳但妳還是心甘情願地掏錢。妳可以吼壹句:“妳做的都是假的,妳根本就不能把那美女鋸成兩半再拼起來”。猜猜這場子裏誰是傻=逼?

魔術師強不強,取決於觀眾明知他在玩障眼法的情況下,能否把不可能的情況玩得天衣無縫。

故事講得好不好,取決於在假設的前提下,情節能不能自圓其說,而不是假設是否荒誕。

分清哪些是“假設”,哪些是“假設所引出的情節”,是壹個合格觀影者的基本素質。

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