近日，美國好萊塢科幻電影《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生存，需要到外太空去尋找適合人類居住的星球的故事。該電影是近年來少有的硬科幻作品，影片中不僅呈現(xiàn)了大量絢麗的畫面，更有對航天前沿科學的合理運用。

什么都逃不掉的黑洞

《星際穿越》中的黑洞無疑是影片中的重要看點之一，導演為了力求完美，在物理學家索恩的指導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景象。不過，影片中的航天員通過黑洞進入五維空間的情節(jié)，對于人類來說還只是遙不可及的設(shè)想。

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

其主要原因是，比太陽質(zhì)量大一億倍的黑洞，已經(jīng)達到了星系核的級別。根據(jù)現(xiàn)有的物理學描述，黑洞外圍存在巨大的吸積盤，這些吸積盤在旋轉(zhuǎn)下落時，會進入黑洞視界，而在這個過程中吸積盤會放出以x射線為主的巨大能量。

理論推算認為，被吸入積盤的物質(zhì)進入黑洞前，輻射轉(zhuǎn)換效率可以達到氫核聚變反應(yīng)的15倍。因此，在x射線的強輻射下航天員只會灰飛煙滅，根本無法安全穿越黑洞。

另外，《星際穿越》中的核心故事情節(jié)除了穿越黑洞進入五維空間外，還有時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，這時地球上已過了7年時間，這段故事實際上是引力時間膨脹效應(yīng)的體現(xiàn)。愛因斯坦最早提出的引力時間膨脹效應(yīng)中就指出，引力場越強的地方，時間會變得越慢。

因此，影片中庫伯等航天員登陸的大浪星由于距離黑洞較近，并且在強引力場的作用下，時間流速極慢是符合邏輯的。總之，要達到1小時相當于地球上7年的時間，行星需要距離黑洞很近才行。

可穿梭空間的蟲洞存在嗎？

蟲洞不僅是物理學的前沿科學，對普通天文愛好者來說也是討論的熱點話題，其原因很簡單，人類通過蟲洞可以實現(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)了一個蟲洞，通過它進入了遙遠的未知空間。那么，蟲洞到底是什么？

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

蟲洞的概念并不難理解，如果我們要翻越一座高山，一個辦法是沿著山路翻山越嶺，另一個辦法是在山腳下打通一條隧道縮短行程，而蟲洞的作用就相當于隧道。根據(jù)廣義相對論的解釋，物質(zhì)分布的不同會帶來空間的彎曲，假設(shè)一處空間彎曲成類似山體的倒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)過倒u型的頂部，而如果一個蟲洞存在于倒u型空間的中部，就會形成一條更短的空間路徑。

科幻小說中就是通過蟲洞空間中的短程連接，避開光速限制的問題，實現(xiàn)了遙遠的星際旅行。

雖然蟲洞只是一個理論概念，但不同于同樣理論的黑洞，目前人類還沒觀測到任何關(guān)于蟲洞的信息。

此外，索恩教授等人進行的研究還認為，蟲洞維持需要大量負能量物質(zhì)，而目前我們觀測到的負能量物質(zhì)都是微觀的量子級別，宏觀存在的蟲洞需要很大的負能量物質(zhì)才行，更別說蟲洞區(qū)域空間高度彎曲的結(jié)構(gòu)會帶來撕裂物質(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，蟲洞直徑的大小和所需要的負能量物質(zhì)將是個天文數(shù)字。

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

航天員可進行冷凍休眠？

《星際穿越》影片中為了度過漫長的太空旅程，航天員可以進入飛船超低溫床冷凍休眠，而且可自行設(shè)定喚醒時間。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。

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

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，美歐等一些國家已經(jīng)有組織開始運作人體冷凍業(yè)務(wù)，計劃將人體冷凍在超低溫下，等到未來科技先進到能安全解凍并能治好病后再使其復活。不過，這也是無奈的嘗試，事實上沒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也無法醒來。（松鼠）