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为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

科普小知识2021-12-04 21:37:00
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在诺兰的新书《星际穿越》中,有这样一个情节:

经过两年的冬眠,库珀和他的团队到达了土星附近的虫洞。众所周知,虫洞是连接时间和空间的捷径。(关于这个问题的解释,请参考“为什么虫洞是《星际穿越》中的捷径?”文章)。最初,相隔数亿光年的两个时空点被虫洞连接在一起,并立即到达。离开虫洞后,库珀和他的家人决定去巨浪星球看看发生了什么。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

从这部电影中,我们可以了解到一个有趣的现象:在巨浪上一个小时大约是地球时间的7年。

为什么会这样?这个问题可以用地球上的经度来解释。

地球上的所有经线在球体上彼此平行。它们都是球体上南极和北极之间最短的连线。因为这条“最短”的路线,从北京飞往美国的飞机都要飞越北极,因为这条路线节省了最多的燃料。然而,经线和经线之间的距离是不同的。在北极附近,两条经线之间的距离很小。在到达赤道之前,越往南,两条经线之间的距离就越大,这就是“大地偏差现象”。

为什么《星际穿越》巨浪星上1小时≈地球上7年?

类似的现象也可能发生在弯曲的时间和空间中。在电影中,从巨大的波星发出的两束光的发光时间间隔超过3小时。这两束光在传播过程中会发生什么?它们就像从北极开始的两条经线,在传播的过程中,距离会越来越远。当光到达地球时,两束光之间的时间间隔将长达24年。

这种现象是由时间和空间的弯曲造成的。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。因为在巨波星附近有一个大黑洞,而且空间非常弯曲,所以巨波星上的时间比地球上的时间慢得多。

对于那些对“大地偏差现象”和其他问题感兴趣的人,请参考视频:星际中的长波星