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【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!
2019-06-24 23:41:58

三名宇航员在太空飞翔中意外被卷进“时刻空泛”,被逼降落在一颗由猩猩控制的生疏星球上,而那颗星球其实便是几千年后的地球。物理学家重复咀嚼这部电影的情节之后发现:很多人以为狭义相对论使得时空游览成为或许,可是这个比方恰恰阐明,狭义相对论使时空游览成为一种应战。

依据狭义相对论,在这部电影里,以这几名宇航员自身为参考系,他们继续飞翔了一年半,而其间地球上的韶光已飞逝了2000年——依据狭义相对论规律,这是实在的一幕。可是,这怎么或许呢?由于,不管从哪一个参考系进行观测,光速(c)都是稳定的,经过一系列逻辑推理,爱因斯坦证明了:两个事情之间的时刻间隔长度,取决于你对之进行观测的参考系,所以自但是然就会有这样的成果。

依据狭义相对论,任何质量不为零的物质,其运动速度都不或许超越光速。可是,当你运动的速度满足挨近光速的时分,就会呈现时刻胀大。时刻胀大公式如下:Tship = Tearth(1-v2/c2)1/2(相关于地球来讲,太空船有必要以v = 0.9999997c的平均速度飞翔,才干取得《决战猩球》中那么长的时刻胀大量。)

因而,尽管从理论上来说,假定你的飞翔速度满足挨近光速,你就能很快抵达一个当地。可是,当你抵达目的地时,你很难搞清楚地球上今夕是何年,总统是何人。当你回来地球时,你的孩子或许比你还老。至少,这会让你感到为难。

说白了,《星球大战》基本上便是一系列以太空为布景的恃强凌弱的冒险。相关的几部电影都不像科幻小说那样重视“科学”原理,而是违反了许多简略的物理学原理。有一个违反物理学原理的比方清楚明了(这在改编成电影的科幻小说中普遍存在):咱们听到影片中的战斗轰炸声不绝于耳,这些“太空中的巨响”其实不或许存在。

咱们知道,动静不或许经过真空进行传达。但是,在相关几部电影里,每一个跟太空有关的局面中(尤其是在太空战役中),每逢各种星球巡航舰和战船齐齐开战时,咱们这些电影观众都能“享受”到各式各样的动静:呼嗖声、尖啸声和爆裂声等等。

但是,导演乔治卢卡斯和他的编剧团队确实供认,想要在一个个相距悠远的星系中络绎飞翔(不受时刻胀大影响),电影中的人物有必要想办法快速抵达那些当地,而办法便是钻进“超光速”飞翔器里。实际上,“超光速飞翔器”无法用任何(科学)道理来解说,仅仅一个必要的情节设置。

不过,或许爱因斯坦的广义相对论能够证明“超光速飞翔器”的存在是合理的,咱们来看看下一部科幻电影的剖析,这【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!部电影做了超光速游览的测验。

《黑洞外表》和广义相对【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!论的“恐惧”之处

在恐惧科幻电影《黑洞外表》中,精神状态不稳定的威尔博士向咱们描绘了一个人怎样才或许绕过狭义相对论中的光速极限:威尔博士拿了一张纸,在纸的两头画了两个记号,标明这两个记号是间隔能多远就有多远的两个当地。然后,他把纸折起来,让那两个记号彼此挨着。他解说说,假定咱们对空间也能够这么做,而且能够跳动穿越这样的“捷径”的话,咱们就能在间隔极端悠远的星系里以极短的时刻络绎游览,而不会违反狭义相对论中所指的物质运动速度不或许超越光速这一准则。是的,威尔博士尽管很张狂,但他可不笨。明显,他对广义相对论也略知一二。

广义相对论称,物质能够让时空曲折。因而,从理论上来讲,假定你能够发明一个满足大的引力场,你就能在时空中把悠远的两个当地拉在一起,十分挨近。

这个想象听起来远景光亮,但仍有几个大问题:榜首,任何一【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!个引力场,假定它满足强壮,能够做到以上假定的话,那它就会炸毁你的世界飞船。第二,制作这样一个引力场所需求的能量之大,是彻底超乎咱们的想像的。第三,即便你找得到一条衔接两个端点的途径的话,你也或许堕入上面两点说到的费事里去。

在电视系列片《星际游览:深空九号》中,剧本作者采用“虫洞”这个概念,作为首要的情节宗旨。在太空站邻近,一个巨大的虫洞衔接着一个星系的悠远组成部分。这样的场景有或许吗?太空游览者或许以某种办法发明一种“推动体系”, 经过造成虫【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!洞而起效果,构成衔接世界中悠远区域的桥梁?这点或许能做到,但“虫洞”并不是在任何时分都能很快构成的。

虫洞实际上或许是一个“奇点”(天体物理学名词),这使得它很难敷衍。一起,虫洞存在的时刻极短,少纵即逝,以致于你很有或许在穿越它之前就被其间的黑洞消灭了。因而,与其运用虫洞这个“曲折”空间的办法,咱们还不如改弦更张,来试试“曲折速度”。

《星际游览》、《星际游览:下一代》、《星际游览:深空九号》、《星际游览:航海家》、《星际游览》…...等等

关于咱们所看到的各式各样的电视剧、电影(比方《星际游览》中的情形)假如非要用难以了解的专业术语去证明其正确性的话,那些情节或许跟“物理学”丝毫不沾边。令人赞赏的是,这些剧本作者对物理学没有置之脑后,而是尽或许尽力试着去引进真实的物理学原理。

实际上,剧本作者常常从一些带着高度猜想性的现代物理学理论前沿中跳出来,放弃风趣的主意,企图证明一些技术性的情节设置是合理的。科幻连续剧《星际游览》这一点就很讨人喜欢——《星际游览》从一开端就为剧中情节设置了“曲速引擎”,以此周游太空星系。下面让咱们来看看这种设置是怎【物理电影】电影中的物理现象,看懂电影有必要了解的物理常识!样起效果的。

此外,还有一个现在理论性很强的概念——“阿库别瑞引擎”。物理学家阿库别瑞使用相对论公式标明,咱们能够想像出一个设备,来扩展飞船后边的空间,一起缩短前面的空间。这样,太空中本来悠远的两点刁爱青之间的旅程就被大大缩短了。

不论如何,“曲速引擎”的理论有或许会由咱们今后的几代人变成实际,这么一想,咱们深感欣喜。

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