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根据相对论,《星际穿越》里父亲比女儿年轻的情况会不会发生呢?如何评价《星际穿越》?
时间,引力,黑洞根据相对论,《星际穿越》里父亲比女儿年轻的情况会不会发生呢?如何评价《星际穿越》?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
至于有人疑惑为什么在黑洞附近,还能存在完整的星球、主角在穿越黑洞视界时为什么没有被撕碎等问题,关键在于这颗黑洞的质量非常大,以至于在视界附近的潮汐力足够低,要知道潮汐力才是引起物体破碎的原因。
虽然潮汐力低,但这并不影响事件视界是个单向膜的性质(好像电影中的黑洞是个旋转黑洞,那应该存在内外两个视界,这个设定我记不太清了),也就是说主角在穿越视界后,虽然还活着,但已经没法再回来了。
除了引力对时间的影响,在狭义相对论中,速度对时间也有影响,这一点对经常关注相对论的朋友来说,应该是老生常谈了。
简单来说,如果一艘飞船相对于某位观测者(比如地球上的人)快速运动,那么观测者的时间和飞船时间的流速是不一致的,飞船时间流逝慢,如果爸爸在飞船里,女儿在地球上,那么在旅程结束相遇时,爸爸比女儿年轻是可以实现的。
有人说这不就是双生子佯谬吗?运动是相对的,爸爸比女儿年轻,那女儿也可以比爸爸更小个几十岁啊!实际上,如果二者都是惯性系的话,这句话是对的,但这样也就意味着爸爸一去不复返,不会再相遇了。
如果相遇,那么这个过程中就必须存在非惯性系,因此结论的相对性就被打破了,只能是爸爸比女儿年轻。(注意一点,狭义相与广义相对论的本质区别在于时空是否弯曲,因此双生子问题属于狭义相对论,非惯性系只是度规变了而已,不影响时空)
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回答于 2019-09-11 08:43:50
看过《星际穿越》的小伙伴一定对影片的最后大为惊奇,因为在最后依然年轻的主角终于见到了她心爱的女儿,只不过这时的女儿已经老的快要死了,在父女二人生离死别之后,主角就驾驶飞船去寻找女主角了。
影片中的父亲之所以比年老的女儿年前那么多,主要是因为男主深处黑洞之中,黑洞周围的强引力场会使男主的时间流逝速度相对比地球慢许多,早在男主一行人考察星球的时候就感叹“一小时七年”,等男主一行人回到飞船之后,黑人大叔已经老了几十岁了。
导致这种现象的原因就是在爱因斯坦的相对论中就可以得到答案,相对论最重要的一点就是说明了时空一体化以及时间的相对性,也就是说每个人的时间其实都不一样,而高速运动状态下的时间流逝速度就会比地球的时间流逝速度慢,爱因斯坦把这种现象称为时间膨胀。
太空中的卫星就利用到了相对论的时间膨胀效应,因为高速运动下的卫星时间要比地球时间慢一点,根据时间相对性公式就可以把这个误差消除掉,不然卫星就无法为人类提供服务。
所以只要一个人以近似光速飞行,那么他的时间和地球上的时间就是不一样的,这个人可以利用相对论的时间膨胀效应来实现“天上一天地上一年”的目标,这样一来几十天过后他回到地球,就会发现孩子们的年龄比自己还大。
回答于 2019-09-11 08:43:50
根据相对论,父亲比女儿年轻的时候是可以发生的。
你只要知道一点,父亲的年龄是时空中的一条世界线的长度,女儿的年龄也是时空中的另外一条世界线的长度。虽然是同一个时空,但世界线的形状却可以非常不一样,这就好像在同一个社会有不同的命运一样,世界线其实是命运在时空中留下的痕迹。父亲的世界线可以比女儿短,因为引力场以及速度都会改变世界线的长度的。
《星际穿越》是一部很硬的科幻片,他的科学编剧是诺贝尓奖金获得者基普索恩。索恩是著名的广义相对论专家,他曾经与他的老师还有师弟写过一本广义相对论领域内的圣经《引力》。在引力圈里,这本书被叫做MTW,是很多人必读的经典。《星际穿越》所有的黑洞图像都是索恩他们根据广义相对论模拟出来的,不是画出来的,是有科学根据的。
回答于 2019-09-11 08:43:50
根据相对论,父亲比女儿年轻的时候是可以发生的。
你只要知道一点,父亲的年龄是时空中的一条世界线的长度,女儿的年龄也是时空中的另外一条世界线的长度。虽然是同一个时空,但世界线的形状却可以非常不一样,这就好像在同一个社会有不同的命运一样,世界线其实是命运在时空中留下的痕迹。父亲的世界线可以比女儿短,因为引力场以及速度都会改变世界线的长度的。
《星际穿越》是一部很硬的科幻片,他的科学编剧是诺贝尓奖金获得者基普索恩。索恩是著名的广义相对论专家,他曾经与他的老师还有师弟写过一本广义相对论领域内的圣经《引力》。在引力圈里,这本书被叫做MTW,是很多人必读的经典。《星际穿越》所有的黑洞图像都是索恩他们根据广义相对论模拟出来的,不是画出来的,是有科学根据的。
回答于 2019-09-11 08:43:50
在《星际穿越》中,女儿的父亲执行宇航任务,途经黑洞。而回来之后,发现女儿已经是老年人了。
这在理论上当然可能,而且如果按照狭义相对论计算,过程还非常简单(虽然会引起佯谬)。而如果用广义相对论的引力时间膨胀来计算,也可以得到类似的结果。
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