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《星際穿越》里的黑洞和蟲洞真的存在嗎?

來源: http://newshtml.iheima.com/2014/1117/147757.html

  美國“燒腦大片”《星際穿越》正在熱映,這部電影的情節講述的是一個瀕臨毀滅的地球,絕望中的人類派出他們最後一批宇航員,試圖通過穿越時空中的隧道(蟲洞),找到一個適合生命生存的新的家園。但在欣賞精彩的科幻鏡頭的時候,一系列專業名詞卻讓很多觀影者“跪了”。這些“傻傻分不清楚”的名詞到底是什麽意思?電影里所描述的場景是否能實現?遠在大洋彼岸的江蘇省天文學會秘書長、天體物理學家李旻,他在看完電影後表示,這只是一部電影,內容所涉及的蟲洞、高維空間等,都是物理理論,是否真的存在,目前人類還沒能證明。

  科學點贊

  有史以來最精準的黑洞模型

  可看到的人都沒法“活著回來”

  作為宇宙中最黑暗質量最密集的物質,黑洞點燃了不少人的想像力,為眾多科幻小說和電影提供了精彩的素材和設定。在這部電影里,黑洞其實是一個有史以來最精準的黑洞模型。這可是30個人,數千臺計算機用一年的時間,制造了一個有史以來對黑洞面貌的最準確的模型。

  黑洞簡單的說,就是空間一個引力非常強,強到光都無法逃出來的一個點。從廣義相對論的角度,黑洞是個時空“奇點”,你可以認為在黑洞內時空凝固了。但是,物體進入黑洞是非常複雜的一件事,因為黑洞的引力太強了,所以物體才到它附近,就被吸在了一個巨大的繞著黑洞旋轉的盤上,這個盤叫吸積盤。我們都知道物質能轉化為能量,世界上能量轉換率最高的地方就是黑洞附近的吸積盤了。它的轉換模式就是初中學過的釋放引力勢能。以0.1克的水為例子,進入黑洞放出的能量可以殺死18億人。因此吸積盤上是幾百萬高溫的等離子體,放出大量的高能射線,比如X射線,伽馬射線。天文學家發現的第一個黑洞——天鵝座X-1就是一個強烈的X射線源,這個工作獲得了2002年的諾貝爾獎。

  如果真的有黑洞,那麽人類能夠在里面存活嗎?“不能。黑洞的引力場非常劇烈並且快速變化。任何掉進黑洞的物體都會像意大利面一樣被黑洞的巨大引力拉伸,被撕扯成細細的一條物質。也就是說,任何物質或者任何人都無法在黑洞中幸存,通訊更是成為一種不可能。”天文專家說。

  不過,今年年初,著名宇宙學家霍金,曾通過論文指出在經典理論中黑洞是不存在的,他承認自己最初有關視界的認識是有缺陷的,並提出了新的“灰洞”理論,認為物質和能量在被黑洞困住一段時間以後,又會被重新釋放到宇宙中。因為對它所有的認識都只是理論,所以黑洞里面是什麽樣子,物理學上尚無說法。

  天上一小時,地上已N年

  物理學家已證明“逆生長”可能!

  影片中這樣一個情節引起大家廣泛“吐槽”:永續號先到達米勒,在米勒上每度過一小時等於地球七年。庫珀、艾美莉亞和道爾一行三人乘坐飛艇降落星球,而另外一位科學家羅米尼於永續號上留守。庫珀等人發現米勒只有一片海洋且因加間塞亞的引力牽引而經常出現巨型海潚。艾美莉亞因欲取回飛行記錄儀導致道爾未能趕及返回飛艇而被海嘯吞噬,飛艇亦因進水而需耗費約一小時排水才能起飛,眾人返回永續號後發現對羅米尼而言已渡過了超過23年,他連胡子都白了。影片的最後,當已離開地球91年、技術上而言已是124歲的庫珀出現的時候,還是當年離開的容貌。而他的女兒已經是耄耋老人。為什麽會出現天上一小時,地上已N年的情況?“去那邊簡直就是天然逆生長啊。”周圍影迷笑著說。

  專家說,其實這種現象符合愛因斯坦提出的理論。根據愛因斯坦的理論,當人以接近光速的速度移動時,時間便會變慢。在地球上,科學家已經通過實驗證明了這種理論。這種現象已經得到驗證。根據愛因斯坦提出的狹義相對論,以不同速度移動的物體經歷的時間存在差異。例如,登上月球的宇航員移動速度超過地球上的任何人,他們的衰老速度略慢於地球上的任何人,但還沒有達到顯而易見的程度。除非,你的速度接近光速,但從這點上說很難實現。當物體快速在宇宙中移動,我們也能看到這種現象。

  “夢幻般的”高維空間

  對時空扭曲和時空隧道想象已到極致

  在電影的最高潮部分,庫珀掉進了一個夢幻般的高維空間。就像打開了高能模式,這段精彩內容也讓所有觀影者對於該片的想像力“跪拜”。

  據李旻介紹,這部分內容,已經把這麽多年來我們對時空隧道,時空扭曲的視覺形象表現得淋漓盡致。故事本身的描述,從物理上來說完全是科幻,即從一個時空向另一個時空傳遞信息。而且男主角自己所處的時空,按照劇中所述是第五維,而我們的時空結構是四維的。事實上電影在黑洞以及這個超時空的描述上,非常複雜。影片中用了一個詞Tesseract,中文翻譯為四維超正方體。從幾何的角度講,它就是三維世界中的立方體在四維世界中的表現,就像立方體相對於正方形。男主角在陷入這個時空結構的時候,他肆意地看著自己的過去,努力找到一個可以跟過去交流的方式。

  理論“挑刺”

  都快被影視片“玩壞了”

  其實蟲洞到現在仍沒被證實

  在電影中,男主人公、前NASA宇航員庫珀和他的隊友,利用土星軌道附近的一個蟲洞進入另一個行星系統。蟲洞彎曲了空間,讓超遠距離旅行可以在瞬間完成。

  而在進入蟲洞的時候,周圍五顏六色的光讓這個聽上去很酷炫的“科幻產物”,更像是個色彩斑斕的迪斯科燈。“蟲洞真的存在嗎?”在觀影的時候,記者身邊的一位女觀眾疑惑起來。

  說到“蟲洞”,相信很多女讀者都不會陌生。之前熱映的韓國電視劇《來自星星的你》中,帥到沒朋友的都教授就是利用它,來來回回地到地球與千頌伊約會。“蟲洞”就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。

  蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來,並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道,所以也叫“灰道”。如果舉例子的話,可以將一張紙條視作通常的空間,那麽從位於紙條一端的一點到位於另一端的一點需要跨過一段距離;然而如果我們把紙條兩端接在一起,那麽兩點間的距離就很短了。蟲洞就類似這種“接起來”的兩端。

  蟲洞實際上是個很早就誕生的概念,在1916年就從愛因斯坦場方程的解中發現了它,並由美國物理學家惠勒在20世紀50年代正式提出這一概念。蟲洞的科幻意義巨大,因為,假設我們有個蟲洞,那麽星際探索就有成果了。但遺憾的是,從天文學的角度來說,至今沒有任何證據表明蟲洞的存在。

  化學推動“不夠”,離子推動太慢

  空間站燃料怎麽解決的

  不過,李旻也認為影片有不少小地方可以商榷,比如空間站為提供引力,應該轉多快?比如如此遙遠的太空飛行,空間站的燃料怎麽解決?用什麽做推動?如果化學推動,那顯然10個空間站都不一定夠,如果用離子推進器,速度又太慢。作為不同時空的“溝通”,表到底是怎麽“動”的?“但是不可否認的是,科幻與人文巧妙的結合,借助複雜的物理學概念,完成時間交疊與倒置,能橫跨這麽多領域來拍攝這本電影,實屬傑作。”

  隱藏劇情

  “迎著太陽”飛離星球

  暗示了一個“雙星系統”

      此外,這部電影里還有很多“腦洞大開”的情節。比如,他們進入一個全是水的星球,為了逃避如山川般的巨浪,他們迎著“太陽”飛離了星球。“這段在天文上非常有意思。因為它暗示著它們搜尋的生命系統是由雙星系統所組成。其中一顆已經演化成黑洞,另一顆是矮星。雙星系統的引力要比我們太陽系太陽提供的引力巨大的多,因此才有了滔天巨浪。”李旻說。
星際 穿越 黑洞 和蟲 蟲洞 真的 存在
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作家林黛羚 菜鳥農夫把笑果化為務農繪本 握筆換拿鋤頭 和蟲蟲搶菜也開心

2015-03-02  TWM
居書暢銷作家林黛羚接觸環境和農業議題後,開始租地當兼職農夫,她採用自然農法,鬧一堆笑話也甘之如飴,曬著太陽,享受土地帶來的各種淬鍊,身心都更健康。

撰文‧孫蓉萍

清晨低溫只有攝氏八度的冬日,家居書籍暢銷作家林黛羚開車到竹北市市民農園,剛打開車門,她養的黑狗「歐美家」立刻開心地下車,在田間又跑又跳地「巡田水」。

林黛羚在自己承租的田裡,熟練地拿起鋤頭,將畦邊的雜草集中堆到一處,接著,打開水龍頭澆水。她如數家珍地介紹作物:「這是秋葵,你看不出來是因為它已經乾掉了,我在等它的種子。這是樹豆,因為剛採收過,只剩一點點,剝開來就可以吃,你吃吃看,很清香可口。這是枇杷,不過還沒長大,你可能看不出來。吔,小心不要踩到我的萵苣!」像媽媽照顧孩子一樣,帶著喜悅、期待又驕傲的心情,不過度呵護,不一定要孩子們長得巨大肥碩,只希望它們自然、健康地長大。

三十坪的農地上,林黛羚還種了茴香、甜菜根、櫻桃蘿蔔、地瓜等作物,數量雖少,種類卻很豐富。少雨的時候,她每個禮拜下田一次到二次,看著她滿足的笑容,讓人不禁動念也想當農夫,經營一座「開心農場」。

菜鳥農夫 先惡補自然農法課念的是景觀建築,林黛羚大學畢業後,曾當過居家雜誌的採訪編輯,也報導過許多豪宅。離開雜誌社後,她開始記錄各地的友善住居,例如善用當地自然條件來改造老屋、體貼高齡者的設計等。大約五年前,她接觸到環境和農業的議題,還看到許多屋主以自然的方式種植蔬果,於是興起嘗試務農的念頭。

在親身實踐之前,她上了兩種自然農法課。首先是到台東上為期兩周的「樸門設計」,由澳洲老師Robyn Francis授課,重點是不用農藥和化肥,與自然共生,永續發展。之後,又到竹北學習兩個月的「秀明農法」,由詹武龍傳授,這種方法也是不使用農藥、肥料,取而代之的是枯草、落葉等草葉堆肥,讓土壤發揮原有的力量。

上完課以後,林黛羚躍躍欲試,一方面想學以致用,把自然農法導入生活中,另一方面給自己一個勞動的理由,因為本身不愛運動,下田就會曬太陽、流汗排毒,對身體健康應該很好,「聽說每天曬三十分鐘的太陽,可以固鈣,預防骨質疏鬆,還能調節情緒,讓人變得平靜而且正面。」林黛羚原本考慮買地,但花費太高,租地不但開銷較小,連水管都有現成的。竹北市一塊三十坪的地一年租金四千元,對都市人來說,四千元可能只夠吃一頓奢侈一點的大餐,負擔不算太重,加上考慮到部分地方要當作實驗用,一口氣承租了六十坪,一年的費用是八千元。

與蟲爭菜 種子被螞蟻搬回家只是,現實和理想總是有差距,新手農夫的初體驗,往往發生意想不到的「笑果」。例如簽完約到農地現場,林黛羚原本以為會看到平坦的土地,只要播種就好,「沒想到整片地都是到大腿高度的鬼針草(台灣常見的野生雜草),讓我當場傻眼。花了一整個下午的時間,只能『淨空』約五坪大小。」後來務實些,改為承租三十坪,減輕耕作的壓力。

對於耕種作物的時機,林黛羚也完全沒概念,「我喜歡吃高麗菜,所以在初春的時候撒下高麗菜種子,沒想到葉子剛長出來,就被蟲吃掉了,讓我看著光禿禿的莖啼笑皆非!」從此她知道,不只是人類,蟲蟲也愛吃十字花科的蔬菜,包括大白菜、小白菜、蘿蔔等。十二月種下去,即使有雜草掩護,也被蟲子啃光。

她笑說:「有一次我很納悶,為什麼種下去的胡蘿蔔都沒長出來,仔細一看,赫然發現一群小螞蟻正辛苦地把一顆顆胡蘿蔔種子搬回家!」既然不是以此為生,心情也可以放輕鬆一點。

不過,雖說曬太陽對人體好,林黛羚卻被夏天毒辣的太陽給打敗,「有一次我幾乎要中暑,後來乾脆決定夏季休耕三個月。」目前林黛羚找到了一個最適合自己的平衡點,就是把時間分成三等分。三分之一是工作,包括採訪、設計、改造老房子等;三分之一是興趣,包括散步、聽音樂、遛狗等;剩下的三分之一,則是農業。畢竟務農不是要趕進度,實踐自然農法是要讓心情愉悅,不應該本末倒置。

父母跟進 一起下田賺到健康自從下田之後,林黛羚感受最深刻的就是感冒次數減少,從平均一年三、四次,減少為零到一次。

她的農夫生活也影響了家人和朋友,「我媽媽之前曾經切除身上的腫瘤,因此變得比較消極,她看到我開始嘗試自然農法以後,也跟著這麼做,和爸爸一起從豐原去南投山上,照顧外公荒廢已久的荔枝園。他們一個禮拜去兩次,現在兩人身心都很愉快,這是讓我非常意外的收穫。」此外,林黛羚還因務農交到很多新朋友,以農業為話題,互相切磋琢磨,從事自然農法的農夫們,有時會互相交換種子,生活圈又擴大了許多。

「自然農法因為不使用農藥或外來的肥料,作物會自己適應種植的土地和當地的氣候,最後能生存下來的,絕對是能夠吃苦耐勞的品種。例如我種的蘿蔔雖然小,卻甜美又充滿能量,這樣的正面力量會傳到身體裡。」對於有意嘗試當農夫滋味的人,林黛羚建議先去上自然農法的課,以便對這種農作方式有基本的了解。

儘管有不少科技工程師回鄉下種田成功的案例,其實她並不鼓勵大家棄業從農,有興趣的人可先在生活中加一點「農的感覺」,一點一滴地確認自己是否真的要過農家生活,是否樂在其中,而且當農夫也不一定要有一塊田,不妨從家中陽台開始嘗試。

當農夫讓林黛羚體會到被「歷練」的感覺,「土地教我的事,除了無常以外,就是當下與放下。」好處這麼多,所以,「這輩子一定要當一次農夫」!

林黛羚

出生:1978年

現職:作家、住宅設計者

耕種成績單:竹北租30坪農地,約2年半,種秋葵、樹豆、枇杷等蔬果。

耕種帶給林黛羚的禮物

圖文話甘苦,

幫新手少走冤枉路

林黛羚開始當兼職農夫之後,不只提著鋤頭、鎌刀,也不忘拿筆,她把所有的過程,包括一開始的起心動念,到調整心態和作物收成,其中的心情轉折,用文字和圖畫記錄下來,還寫成書。從隨筆畫下的一朵小花,到翻看國外資料重繪的複雜種植法,都可以看出她對耕種的深入研究和細心感受。新手農友藉此看到務農的苦與樂,也能少走一些冤枉路。

家林 黛羚 菜鳥 農夫 把笑 笑果 化為 務農 繪本 握筆 筆換 換拿 鋤頭 和蟲 蟲蟲 蟲搶 搶菜 菜也 開心
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