近日，美國(guó)好萊塢科幻電影《星際穿越》正火熱上映。這部影片講述了地球環(huán)境惡化不再適合人類(lèi)生存，需要到外太空去尋找適合人類(lèi)居住的星球的故事。該電影是近年來(lái)少有的硬科幻作品，影片中不僅呈現(xiàn)了大量絢麗的畫(huà)面，更有對(duì)航天前沿科學(xué)的合理運(yùn)用。

什么都逃不掉的黑洞

《星際穿越》中的黑洞無(wú)疑是影片中的重要看點(diǎn)之一，導(dǎo)演為了力求完美，在物理學(xué)家索恩的指導(dǎo)下制作了截至目前科幻電影中最逼真的模擬黑洞，最終為觀眾呈現(xiàn)了壯觀的黑洞吸積盤(pán)景象。不過(guò)，影片中的航天員通過(guò)黑洞進(jìn)入五維空間的情節(jié)，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)還只是遙不可及的設(shè)想。

一般來(lái)講，黑洞具有引力潮汐效應(yīng)，在靠近黑洞時(shí)會(huì)對(duì)人體造成致命傷害。在索恩的建議下，影片中把黑洞的質(zhì)量設(shè)定為太陽(yáng)的一億倍，但在現(xiàn)實(shí)生活中，人穿越黑洞仍然是不可能的事情。

其主要原因是，比太陽(yáng)質(zhì)量大一億倍的黑洞，已經(jīng)達(dá)到了星系核的級(jí)別。根據(jù)現(xiàn)有的物理學(xué)描述，黑洞外圍存在巨大的吸積盤(pán)，這些吸積盤(pán)在旋轉(zhuǎn)下落時(shí)，會(huì)進(jìn)入黑洞視界，而在這個(gè)過(guò)程中吸積盤(pán)會(huì)放出以x射線為主的巨大能量。

理論推算認(rèn)為，被吸入積盤(pán)的物質(zhì)進(jìn)入黑洞前，輻射轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到氫核聚變反應(yīng)的15倍。因此，在x射線的強(qiáng)輻射下航天員只會(huì)灰飛煙滅，根本無(wú)法安全穿越黑洞。

另外，《星際穿越》中的核心故事情節(jié)除了穿越黑洞進(jìn)入五維空間外，還有時(shí)間流逝速度差別的情節(jié)。例如，航天員在一顆大浪星上待了1小時(shí)，這時(shí)地球上已過(guò)了7年時(shí)間，這段故事實(shí)際上是引力時(shí)間膨脹效應(yīng)的體現(xiàn)。愛(ài)因斯坦最早提出的引力時(shí)間膨脹效應(yīng)中就指出，引力場(chǎng)越強(qiáng)的地方，時(shí)間會(huì)變得越慢。

因此，影片中庫(kù)伯等航天員登陸的大浪星由于距離黑洞較近，并且在強(qiáng)引力場(chǎng)的作用下，時(shí)間流速極慢是符合邏輯的?？傊_(dá)到1小時(shí)相當(dāng)于地球上7年的時(shí)間，行星需要距離黑洞很近才行。

可穿梭空間的蟲(chóng)洞存在嗎？

蟲(chóng)洞不僅是物理學(xué)的前沿科學(xué)，對(duì)普通天文愛(ài)好者來(lái)說(shuō)也是討論的熱點(diǎn)話題，其原因很簡(jiǎn)單，人類(lèi)通過(guò)蟲(chóng)洞可以實(shí)現(xiàn)空間穿梭?！缎请H穿越》中，航天員在土星軌道附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)蟲(chóng)洞，通過(guò)它進(jìn)入了遙遠(yuǎn)的未知空間。那么，蟲(chóng)洞到底是什么？

很多科幻小說(shuō)中容易把蟲(chóng)洞和黑洞混為一談，溯其源頭，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。1985年，著名行星科學(xué)家、科普作家卡爾·薩根在創(chuàng)作科幻小說(shuō)《接觸》時(shí)，需要設(shè)定一種跨越遙遠(yuǎn)距離的聯(lián)系方式，他最初想用黑洞作為概念，但咨詢(xún)了他的朋友索恩后獲知，黑洞無(wú)法作為星際旅行的工具，建議卡爾·薩根使用蟲(chóng)洞的概念。從此，蟲(chóng)洞概念就成為了科幻小說(shuō)和科幻電影的新寵。

蟲(chóng)洞的概念并不難理解，如果我們要翻越一座高山，一個(gè)辦法是沿著山路翻山越嶺，另一個(gè)辦法是在山腳下打通一條隧道縮短行程，而蟲(chóng)洞的作用就相當(dāng)于隧道。根據(jù)廣義相對(duì)論的解釋?zhuān)镔|(zhì)分布的不同會(huì)帶來(lái)空間的彎曲，假設(shè)一處空間彎曲成類(lèi)似山體的倒u型，飛船從倒u型一側(cè)的底部到另一側(cè)底部的正常飛行，需要經(jīng)過(guò)倒u型的頂部，而如果一個(gè)蟲(chóng)洞存在于倒u型空間的中部，就會(huì)形成一條更短的空間路徑。

科幻小說(shuō)中就是通過(guò)蟲(chóng)洞空間中的短程連接，避開(kāi)光速限制的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)的星際旅行。

雖然蟲(chóng)洞只是一個(gè)理論概念，但不同于同樣理論的黑洞，目前人類(lèi)還沒(méi)觀測(cè)到任何關(guān)于蟲(chóng)洞的信息。

此外，索恩教授等人進(jìn)行的研究還認(rèn)為，蟲(chóng)洞維持需要大量負(fù)能量物質(zhì)，而目前我們觀測(cè)到的負(fù)能量物質(zhì)都是微觀的量子級(jí)別，宏觀存在的蟲(chóng)洞需要很大的負(fù)能量物質(zhì)才行，更別說(shuō)蟲(chóng)洞區(qū)域空間高度彎曲的結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)撕裂物質(zhì)的巨大潮汐力。假如要將潮汐力降低到人體可以承受的范圍，蟲(chóng)洞直徑的大小和所需要的負(fù)能量物質(zhì)將是個(gè)天文數(shù)字。

另外，進(jìn)入蟲(chóng)洞的任何物質(zhì)或能量都將立即導(dǎo)致其洞口閉合。因此，可供人類(lèi)穿越的蟲(chóng)洞在理論上是不存在的。

航天員可進(jìn)行冷凍休眠？

《星際穿越》影片中為了度過(guò)漫長(zhǎng)的太空旅程，航天員可以進(jìn)入飛船超低溫床冷凍休眠，而且可自行設(shè)定喚醒時(shí)間。這樣的故事情節(jié)是科幻電影經(jīng)常用的手法，但遺憾的是，這一科幻技術(shù)還不能變成現(xiàn)實(shí)。

理論上講，將人體進(jìn)行超低溫冷凍，讓細(xì)胞停止活動(dòng)，可以無(wú)限制地延長(zhǎng)人類(lèi)的生命。但從目前的科學(xué)技術(shù)水平來(lái)看，人類(lèi)還不能將人體在不受傷害的情況下進(jìn)行超低溫冷凍。雖然諸如精子之類(lèi)的細(xì)胞可以直接使用超低溫液氮進(jìn)行快速冷凍和解凍，但對(duì)于體積稍大的人體器官，如果冷凍速度不均勻，仍然會(huì)造成巨大的傷害。目前，科學(xué)家正在試驗(yàn)的多種超低溫冷凍方法，對(duì)于較大生物組織的效果仍然不佳，更不要說(shuō)將一個(gè)人整體冷凍休眠了。

盡管如此，很多身患絕癥的人仍然愿意相信并嘗試超低溫冷凍休眠技術(shù)。目前，美歐等一些國(guó)家已經(jīng)有組織開(kāi)始運(yùn)作人體冷凍業(yè)務(wù)，計(jì)劃將人體冷凍在超低溫下，等到未來(lái)科技先進(jìn)到能安全解凍并能治好病后再使其復(fù)活。不過(guò)，這也是無(wú)奈的嘗試，事實(shí)上沒(méi)有人知道這些被冷凍的人是否已經(jīng)受到了傷害，如果現(xiàn)有的冷凍技術(shù)不可靠，未來(lái)即使超低溫冷凍休眠技術(shù)成熟了，這些搶先吃螃蟹的人估計(jì)也無(wú)法醒來(lái)。（松鼠）