過了六年，不知道大家有沒有看懂其中的各種物理現象呢？ 由於電影有些知識講解的有些草率，所以開一篇文章讓大家對於可能有疑問的地方釋疑一下 基本上是參考目前物理學家可以解釋的範圍，有些為物理學家的臆測 以下大概按照劇情發展編排： 1.重力異常？ 牛頓的萬有引力定律表示，具有質量的兩樣物體之間會產生相互吸引的力量，這也是為什麼我們可以站在地球上的原因 地球巨大的質量把我們吸在地表上，但我們的質量太小，對地球造成的影響微乎其微 由於地球質量固定，因此這個引力也是固定的 而重力異常現象就是某一特定地點，引力會異常變大或是變小 在電影裡舉個例子，就是沙塵暴過後，墨非積滿沙塵的房間裡，地上的沙有奇怪的分布現象，而庫柏丟了一個硬幣，硬幣的墜落速度也異常的快，代表該處的引力有特別大的情況 2.教授在解什麼方程式？ 20世紀之後物理學的發展突飛猛進，人類建構出兩大物理理論 一個是相對論，描述極巨大質量物體的物理現象 一個是量子力學，描述極渺小粒子的物理現象 這兩套理論在各自的應用範圍都非常準確 但是，相對論有一項規定是沒有東西的速度能超越光速 而量子力學有一個現象是量子纏結，就是兩顆纏結的粒子，如果改變其中一顆的某個現象，另一顆不管放在多遠的距離，另一顆粒子的某個現象也會立刻隨之改變，而這改變的速度超越光速 因此，教授在解的方程式，就是找出這兩者之間的關係，也是目前科學家在苦惱的問題：量子重力理論 3.永續號為什麼要轉？ 各位應該都有搭過雲霄飛車，在遇到急轉彎的時候會感覺到要被甩出去了，這就是人們所謂的離心力 但是離心力其實是個假想力，是向心力的反作用力，真正拉著你轉彎的是向心力，而這個力方向指向圓心 於是永續號就利用這個概念，旋轉至可以模擬地球上的重力，使得太空人能站在太空艙的地板上，感受跟地球上相同的重力 而片尾的庫柏太空站做成像是超大型的甜甜圈，以及計畫A提到的整個研究設施其實就是大型離心機也是同一個道理 4.相對論？ 愛因斯坦發表的相對論其實有廣義相對論以及狹義相對論，有興趣的可以自己查看 這裡主要只說明電影裡有提到的部分：時間與重力的關係 先看下圖（取自網路）

想像我們的所處的空間是一張薄膜，薄膜上的方格線邊長是單位時間長度，方格線圈出的面積是單位空間，中間的球體是巨大質量的星球 而星球的質量會造成周圍的空間薄膜扭曲，連帶著方格子也會變形 可以看到凹陷的部分方格子的邊長被拉長，代表單位的時間被拉長了，所以時間會變慢 這就是為什麼越接近黑洞或其他巨大質量星球，時間會過的越慢 另外如果將一個質量無限大的小球，也就是奇異點丟下去呢？ 則這個薄膜就會被往下拉伸，方格子一邊被拉的非常長，一邊則被壓的非常窄，處在裡面的物體也會感到一邊被拉，一邊被壓的潮汐力 而質量無限大的奇異點產生的引力會把週遭所有東西都吸進去，形成黑洞 另外圖上旁邊的小球為什麽不會掉進去呢？ 就用第三點所提到的概念，若小球繞大球開始旋轉，而且速度快到大球對小球的吸引力等於向心力，則達到力平衡，使得小球不會掉進去 而這也是為什麽米勒的星球這麼接近黑洞卻不會被吸進黑洞的原因 5.蟲洞？ 我覺得電影裡對於蟲洞的解釋已經滿清楚了 因此我們來探討電影裡提到的另一個問題 為什麼不可能有自然生成的蟲洞？ 大家都知道黑洞會把各種東西吸進去是因為質量太大，所產生的引力太強 那麼蟲洞要在一端把東西吸進去，另一端卻要把東西吐出來，有質量就有引力，要如何產生與引力相反的力把東西吐出來呢？ 很簡單，質量是負的就好了啊！ 但是自然世界裡找不到質量為負的東西，因此不太可能找到自然形成的蟲洞 順帶一題，電影裡的蟲洞可是做的非常仿真噢！ 表面顯示的是對面宇宙的影像，而且看起來就像是從透明水晶球看另一端一樣 但是蟲洞內部就是電影特效想像的了 6.事件視界？ 越靠近黑洞所受的引力越大，那麼總有一個極限距離代表可以從黑洞掙脫吧 有的，我們定義速度最快的東西：光，為逃脫極限值 而這個極限值就稱之為事件視界（電影裡簡稱視界） 一旦落入超過事件視界，可是連光都會被吸進去黑洞的，任何東西都一去不復返 因此，TARS在黑洞裡對庫柏說，他嘗試了各種方法卻無法傳送訊息出去就是這個道理 另外，事件視界是人類假想的一個範圍，因此通過事件視界的時候並不會有任何感覺，周遭也不會有什麼變化 7.重力彈弓效應？ 簡單來說，就像是用繩子綁著一塊石頭開始轉，然後鬆開手讓石頭可以飛到遠處是差不多的道理 利用星球質量產生的引力，讓太空船在靠近星球的軌道上加速，再脫離軌道使得太空船能飛更遠的距離 反過來用的話還能達到減速的效果，就像是被星球引力抓住一般 電影裡庫柏在制定前往米勒的星球的計畫中有提到，因為黑洞引力太大使得太空船速度會太快，他可以利用一顆中子星來減速就是這個道理 此外，現實生活中，許多太空船也是應用這個方法來節省燃料，增加航程 8.米勒星球的巨浪？ 米勒的星球由於非常靠近黑洞的原因，所受到的潮汐力非常大，甚至可以把星球撕碎 為甚麼米勒的星球沒有被撕碎呢？這是因為米勒的星球會自旋，抵銷了潮汐力的影響 但米勒的星球它的自旋軸並不固定，就像顆快要倒下的旋轉陀螺一樣左右搖擺，因此將表面的水激起了巨浪，形成電影裡的壯觀畫面 順帶一提，這段電影裡的配樂，開頭的滴答聲每響一下就是地球上過了一天噢！ 9.古老的黑洞與溫馴的奇異點？ 電影裡的黑洞設定是一個會自旋的超巨大黑洞，而且已經形成很久了，因此周圍型態較為穩定 而黑洞周圍怎麼會有明亮的光環呢？那些是被黑洞吸進去的星球留下的殘骸，沿著黑洞纏繞旋轉，留下類似土星環的塵埃環，但仔細看的話會發現這個光環的纏繞方式有些奇怪，這是因為黑洞扭曲了空間，造成被黑洞擋住的光環隨扭曲的空間映照在黑洞周圍 你可以想像在塑膠袋（時空薄膜）裡丟進一顆蘋果（黑洞），在底部放上一個手電筒，光沿著塑膠袋底部扭曲的弧形表面傳到你的眼睛上

奇異點就是物質被引力吸入、壓縮成一個質量無限大，體積無限小的東西 奇異點根據相對論的數學推導目前發現三個，位處最核心的奇異點，以及下落奇異點跟外飛奇異點 什麼是下落奇異點呢？就是跟在庫柏後面掉入黑洞的物質壓縮形成的奇異點 而外飛奇異點呢，則是因內部繞動使物質從黑洞核心往外甩而形成的奇異點 而溫馴的奇異點就是指下落和外飛奇異點，若穿越速度夠快的話也許能閃過奇異點潮汐力的變化，電影裡羅米利有提到 而庫柏撞上了外飛奇異點，使得太空船被潮汐力扯成兩半，還好有即時逃生 而越過外飛奇異點之後等著他的，就是黑洞的核心所在 10.五次元空間與超立方體？ 我們身處的世界是三維空間，再加一個時間軸 而電影裡描述黑洞核心的空間是四維空間與重力軸，並將其時間軸可視化 但是我們的一切組成都是以三維空間為基礎，因此到四維空間我們便不能存在有形體 因此，電影裡創造了一個超立方體來搭載庫柏，使他能穿梭在四維空間裡 那麼超立方體是什麼呢？ 我們先來想一下 二維的正方形，他的邊界是由一維直線組成 三維的正方體，他的邊界是由二維平面組成 也就是說 四維的超立方體，他的邊界是由三維空間組成 也就是說 庫柏躲在超立方體的邊界，就可以隨超立方體進入四維空間裡面 而在這個空間裡，每個墨非的房間都由奇怪的長條狀隔開來，再仔細看，那些長條狀是由一條一條的細線集合起來 那一條一條的細線就是墨非房間裡的物品組成粒子的時間線，庫柏透過撥弄時間線的方式傳遞訊息給墨非 而撥弄這個動作所使的力也造成該處重力受到影響，並且隨著時間線跨越了時空，來到墨非的房間 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 花了一點時間打完這篇文，希望看到這裡的人都有一點收穫 如果想要更進一部探究如何建構電影場景以及更深入的探討物理意義，可以去看「星際效應：電影幕後的科學事實、推測與想像」這本書，我也是看了這本書之後再加入一點自己的詮釋才打這篇文章的，算是寫個讀後心得，若有什麼問題也歡迎大家討論一下 星際效應最令人著迷的地方就是，在理性的觀點建構的劇本下，加入了唯一感性的中心思想：「愛是一種力量，可以讓我們超越時空的維度來感知他的存在」 值得令人深思