那些你不可不知的物理名词市公开课一等奖省赛课获奖

星际穿越Interstellar那些你不可不知物理名词第1页1影片介绍2虫洞3翘曲飞行4休眠5黑洞6墨菲定律7五维空间8拉撒路9时间扭曲第2页影片介绍BriefIntroduction

《星际穿越》（Interstellar）是克里斯托弗·诺兰执导一部原创科幻冒险电影，由马修·麦康纳、安妮·海瑟薇、杰西卡·查斯坦及迈克尔·凯恩主演，基于著名理论物理学家基普·索恩黑洞理论经过合理演化之后，加入人物和相关情节改编而成。第3页影片介绍BriefIntroduction

享受《星际穿越》带来视听震撼之余，很多观众也埋怨没有看懂剧情。难怪媒体用烧脑二字来形容该片。不过客观来看，《星际穿越》远没有诺兰以往电影来烧脑，既没有《记忆碎片》那样支离叙事结构，也无《黑暗骑士》那样缠绕多线叙事，观众看不懂，也不是因为不爱动脑筋，而是知识贮备不够，对片中基本物理概念缺乏了解。下面我们就将片中包括科学术语和现象做一番简单科普，只要十分钟，助你毫无障碍了解《星际穿越》。第4页

虫洞这一名词诞生于上世纪50年代，是对“爱因斯坦－罗森桥”一个通俗称呼，它指是物理学中假想一个天体，能从更高维度连接两个遥远空间点，所以能够使人类突破光速临界，进行超远距离宇宙航行，片中一名科学家用纸笔对此作了一番形象演示。从上世纪80年代开始，归功于美国加州理工学院物理学家基普·索恩理论，虫洞被广泛用于幻想作品中星际旅行，而索恩也正是《星际穿越》科学顾问。影片中虫洞以球形示人，正展示了这一超空间结构独特征质：来自更高维度物体在三维空间投射。2虫洞第5页

经过在高纬度折叠空间而航行方式，被称为翘曲飞行，尽管在影片中并没有出现这一名词，但在原理上一脉相承。在动辄光年量级宇宙中，使用翘曲飞行，既不破坏因果律，又实现了超光速。在科技更发达《星际迷航》等电影中，人类已经能够用飞船自带引擎进行翘曲飞行，而《星际穿越》中，宇航员不得不借助更高级生命为他们“量身定做”虫洞来到达这一目标。3翘曲飞行第6页

宇宙航行旅程遥远，耗时绵绵，宇航员大部分时间都在休眠仓中酣睡，必要时再清醒执行任务，在《异形》、《深空失忆》等许多科幻片都有类似设备。生物学上休眠理论，指是将人体急速冷冻到摄氏零下196度，让细胞停顿活动，相当于进入某种形式“永生”。但当前科技水平，还不足以完整快速地将人体冷冻到适当温度，尤其在0～－60℃这个温度区域内，细胞很轻易就会被冰晶所损伤。所以迄今为止人体冷冻术仍是一项科学构想。不过既然《星际穿越》故事发生在近未来，不排除那时人类已经掌握了将冰冻人复活技术。4休眠第7页

黑洞是质量足够大恒星在“燃料”耗尽而“死亡”后，发生引力坍缩形成。黑洞产生引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在距离黑洞一个临界点内，便再无力逃脱。靠近黑洞地方，因为巨大引力作用，连速度最快光也发生了弯曲，所以从远处观察，黑洞外观展现一个环形发光物质，也就是影片中数次展现那个硕大到令人恐惧光亮大圆环，这个银幕影像也是有史以来最精准黑洞模型。物体进入黑洞之后会被巨大引力撕成碎片，所以片中派一个机器人下到黑洞送回量子数据设定，完全是剧情所需虚构。5黑洞第8页

片中男主角女儿名为墨菲，而她总在埋怨自己名字与不吉利墨菲定律联络。墨菲定律由上世纪中叶一名美国空军工程师爱德华·墨菲提出，包含四条标准，1、任何事都没有表面看起来那么简单；2、全部事都会比你预计时间长；3、会犯错事总会犯错；4、假如你担心某种情况发生，那么它就更有可能发生。《星际穿越》情节中屡次表达了墨菲定律正确性，但除了把事情搞砸，它也把任务引向好方面，最终主角也在墨菲定律作用下挽救了全人类生途。从这个角度来了解，墨菲定律是一个对概率诠释，本身并不指代吉凶祸福。6墨菲定律第9页

我们身处世界由上下、前后、左右三个线性方向组成，是三维空间。假如加入对时间考量，就能够想象更高纬度。一个四维空间包含三维空间全部时间点，在那里不一样时间点就像山峰洞穴一样实质存在，能够供人穿行其间。每个人不一样选择都会令世界产生改变，这无数多可能性合在一起组成了五维空间。《星际穿越》高潮部分，主角坠入一个高级智慧生命为他打造仿五维空间中，他能够经过这个空间与女儿达成沟通，以自己行动影响另一条时间线。本质上这也是一个时间旅行样式：从现在向过去传递信息，以此改变当下。7五维空间第10页

拉撒路是《圣经·约翰福音》记载故事，有个叫拉撒路人病危，来不及等到耶稣救治就死了，但耶稣却一口断定他将复活。果然第四天后，拉撒路就从山洞里走出来，证实了耶稣神迹。影片中宇航局会议室墙上就挂着拉撒路字样，暗示老教授对地球人必死命运早已心知肚明，所以A计划必定行不通。之后男主角看过女儿录像后也领悟到了这一宿命，说出拉撒路一词。然而救世主——来自高维空间未来人类施展了神迹，经过主角之手改变过去，令全人类“死而复生”，与圣经故事对应堪称丝丝入扣。另外，在希伯来语中，拉撒路也有新苗意思，能够指代影片中将人类受精卵送往殖民地继续繁衍计划。8拉撒路第11页

19，爱因斯坦提出著名相对论，该理论认为一个移动中物体应该比一个静止物体时间过得慢，这一现象称为时间扭曲。影片中主角一行在虫洞另一边发觉一颗距离黑洞很近行星，该地出现了强烈时间扭曲，地表一小时等于地球上七年，因为登陆后发生了意外，他们在行星上耽搁了数小时，竟使母船上队友苦等了23年。而在主角从黑洞生还后，尽管已是124岁高龄，他生理年纪仍维持在40多岁，而女儿却已是年近百岁垂暮老人。9时间扭曲第12页在高科技背后，或许影片更想传递是：唯有爱能够穿越一切维度第13页爱信念让库珀在八十几年后重新见到了已经垂垂老矣即将告他人世女儿，也正是爱，让女儿决心和父亲共同拯救地球。剧中库珀和布兰德探索星球一个是自然恶劣，一个是人性坑骗，只有有爱地方，最终衍生了生命。第14页

Loveisn'tsomethingthatweinvented.It'sobservable,powerful.Ithastomeansomething.Maybeitmeanssomethingmore,somethingwecan'tyetunderstand.Maybeit'ssomeevidence,someartifactofahigherdimensionthatwecan'tconsciouslyperceive.Loveistheonethingthatwe'recapableofperceivingthattranscendsdimensionsoftimeandspace.

爱不是人类创造东西，它一直存在，而且很强大，是有意义。可能意味着更多，更多我们还无法了解，可能是某种证据，来自更高维度文明而且我们当前无法感