《星际穿越》太远，澳际太空计划很近

最近大家的朋友圈是不是分分钟被《星际穿越》刷屏了？！小编也是……还没看呢就被剧透了一大半……既然如此，不管看过的没看过的都先来物理达人深入浅出循序渐进的分析吧，特别酸爽！

▶ 关于《星际穿越》五维世界的探讨

我们来解决《星际穿越》中的几个基本思维方式问题，解决了这个，妈妈就再也不用担心我看不懂电影了。

坦白来讲，《星际穿越》的故事结构极其简单，就是地球将要灭亡，一支支小分队派出去寻找新的家园，结果发现再没有如地球般美好的世界存在，而最终智慧的人类自己创造了新家园的传统好莱坞大片模式。而他们去过的水球、冰球和沙球三个目的地也毫无新意，这种星球在茫茫宇宙中到处都是。

而《星际穿越》让大家着迷的是其创造了一个完全不同的宇宙结构，在剧中，大家叫它五维空间。而正是由于五维空间这种宇宙结构的存在，才发生了如此多交织在一起的故事。因此，理解《星际穿越》只用明白两个概念——时间和引力。

“核心的问题是时间”

《星际穿越》中最让人迷惑和难以理解的问题是时间。这个问题的根本原因是我们一直处于一个时间速率保持恒定的四维空间里，对，是四维空间，我们生活的空间就是四维空间，三维解决了方位，时间是第四维，而我们总要用这四维描述事物的状态。比如：我于今天上午十点在天河区兴业银行大厦12层。这里天河区兴业银行大厦的地理位置决定了我的经度纬度这两维，12层决定了高度这一维，上午十点决定了时间这一维。这四个缺一不可，这个比较好理解，就不多说了。

下面是困难的地方，我们能够想象一下如果你经历的时间速度和你的女朋友经历的速度不一样是什么感觉？是的，悲了个催的，我都要挂了，她还貌美年轻，不妙不妙。可是，这个想象起来好像有些难，怎么可能我在一年一年变老，而她却毫无变化呢？这里不是她青春永驻，而是她的人生怎么没有经历这个时间。

这个就牵扯到相对论的终极奥义，时间弯曲。

传统意义上，我们认为的时间是一条不能回头的直线，所有的人、所有的事、所有的物都在这条直线上流逝，大家一起长大一起变老，从图形上来看，应该是这个样子的。

从这张图可以看到，当时间是平行直线的情况下，无论是A还是B还是C还是D，其经历的时间长度都一样，这是我们所了解和认知的宇宙世界。

但是大神爱因斯坦不一样，他很牛的提出了相对论，相对论的核心观点是空间是可以扭曲的，时间也是可以扭曲的。

空间扭曲理解起来比较简单，就是有一个大力神爱因斯坦把你公司和你家这两个距离十公里的地方就这两头，“吧”的一声贴一起了，于是乎你才出家门，就进公司，真正做到“离家近”，至于是不是“事少钱多”还是“事多钱少”，爱因斯坦不负责解决这个问题。

时间扭曲理解起来有一点难，但把上面那张图改变一下形式，大家就完全理解了。

当我们的宇宙中，存在着四个不同的时空，这四个时空都在围绕着最核心的那个黑洞转动。这里的转动并不带来位置的改变，因为位置的改变是相对于位置的坐标系和参照系的，时空的转动是发生改变的是“时间元”。在转动的过程中，“时间元”的变化是相同的，但由于每个“时间元”的长度不同，带来的时间变化也不同。这就相当于你再箱子里装五个足球、五个排球和五个乒乓球，都是五个，占据空间不同是一个道理。

那么，ABCD这是个单位时间元长度不同的空间是怎么存在的呢？对了，是因为引力。引力相同的地方，时间元的长度是相通的，引力越大的地方，意味着越靠近黑洞中心，时间元越短，也就是D；引力越小的地方，时间元越长，也就是A；所以存在了他们开飞船去了水球，啥也没搞，弄死个人，上面那位黑人兄弟过了23年的原因。

好了，借着这张图我们可以解决《星际穿越》里给你带来的大部分问题：

（1）为什么大家度过时间的过程不同？

假设在水球上，库珀和布兰德捡破烂的时候是D，外太空的黑人小哥是A（为什么这时候地球上也是A，没交代清楚，anyway，就当他是A吧），经过相同的时间元，捡破烂小组度过了数个小时，就是D那个环的一小段，而小黑哥和地球人经历了23年，就是A那一大段。OK，大家这么一看就完全明白了了吧。对的，时间元的长度不同。

（2）为什么库珀可以影响和告知墨菲？

我们还是看那张同心圆的图，库珀进入奇点之后，看见了各个时期的墨菲的样子和情况，为什么？（怎么看得到这件事属于小兰兰个人创作，没交代，我也不能解决这个技术问题）回到那张弯曲时间饼图，假设每个环都是透明的玻璃墙，小兰兰认为是可以打出缝隙的百叶窗。那么在内圈的人能够以一个扇形的方式看见外圈在相同时间元内发生的变化。而当你处于宇宙奇点O的时候，你可以看见整个环发生的变化，也就是说你可以看见你想看见的任何时间，所以库珀可以在所有时间告诉墨菲他想传达的信息。

（3）为什么库珀会得救？

库珀出发前从他是两个孩子的父亲这点来看，年龄应该设定在40左右，在宇宙航行的过程中，错过了多少呢？差不多就算25年吧，可是他被救的时候，地球人告诉他你已经一百多岁了。也就是说，当库珀进入到宇宙黑洞的核心的时候，在那个核心里告诉墨菲密码之后，墨菲花了差不多60年的时间建造了墨菲环，发展了太空科技，救了库珀。而这个过程中处于宇宙奇点的库珀所经历的时间几乎可以不计。（不明白的同学，继续回去看同心圆的图。）所以，那个医生小哥，对世界的理解还是不够，处于宇宙奇点的库珀就算是人类再晚几十年去救他，那几分钟的宇航服里的氧气都撑得住，因为他在时间饼的中心，他在那“度分如年”。

（4）库珀反复提到的“不是他们是我们”是神马意思？

这里牵涉到本剧的核心思想，时间跳跃。人类怎么拯救自己？用未来的科技解决现在的问题，问题是怎么解决，你不能改变现实世界，只能在有限可能下传递信息。机器人在奇点告诉库珀无法以任何形式传递数据的原因是什么？是因为奇点没有时间维度，而你传送的信息必须是在时间维度上对应的其他空间，所以无法传递信息。那么未来的高智慧人类是怎么传递爱的呢？看一下下面的时间跳跃的图：

对了，是某一只香火得以延续的未来高智慧人类决定救祖先，就利用时间饼的原理投放了一个虫洞或者是奇点，快灭亡的人类发现了这个奇点，于是决定去寻找未来。找来找去没找到，还浪费了几十年，最后在误打误撞中，库珀进入了奇点（后代们会欣慰吧，终于有蠢蠢笨笨的祖先知道奇点的终极奥义了。）传递了密码，而后代们看到祖先完成了任务，就关闭了这个奇点，而库珀就等着被救，再去救妹子。所以，所谓的爱可以穿越时间，就是人类后代对祖先们的爱让他们设置了奇点，这也是库珀一直说不是他们是我们，是人类投放了这个奇点而不是外星生物的原因。

（5）库珀到底能不能救得了小美妞布兰德？

这个取决于布兰德去的那个星球是在A还是在D，如果在A（从结尾来看好像是这样），那恭喜库珀，第二春即将到来；如果是D那只能是去送上一束花了，毕竟，她男友已经挂了，指着自己给自己做人工授精手术，是不是难了点？不过这也不是完全不可能哦。好吧，指不定哪里比A还要靠外，就是这个人工授精的优秀基因在后面的若干年里开发出牛逼科技，帮N年前的人类放了个虫洞和五维空间。

“解决生存困难的瓶颈是引力”

好了，讲清楚时间的问题，讲讲人类生存的问题。

当地球环境恶化的时候，老布兰德希望的是能够将人类发射出去，穷其一生，发现既找不到合适的地方给人类安居，也找不到把那么多人和东西送到那么远去的办法，抱憾终身。关键在于，老布兰德的思维一直在沿着一个方向走，即引力是由巨大球体产生的，如果让人能够安定在其他地方生活，就需要找到或制造质量、体积差不多的球，这才能够解决万有引力的问题。

亲们，复习一下万有引力的公式吧：F=GmM/r2

是的，老布兰德终生都在研究怎么获得一个M的星球以保证外有引力，可惜未能实现。而获得密码的墨菲则得到了完全不同的灵感启发，这个灵感是库珀离开小美妞的时候想到的，是的，牛顿第三定律，作用力与反作用力定律。

因此，所谓墨菲环的工作方式是这样的：

即在一个利用周边星球可以形成稳定引力平衡的一个中间点，制造一个坚固的环，把世界建造在这个环里，由于平衡的万有引力的原因，人们就都可以在这个环里垂直向上的生活。这里就可以看出逆向思维和思维创新是多么的重要。

所以，剧里有一个很多人可能没有注意到的小细节，就是从医院的窗外看见一群孩子在打棒球，其中一个孩子打出的球将环的另一边的玻璃打破，大家一阵欢呼。其实孩子们并不是因为打破了窗户恶作剧的欢呼，这一球需要突破自己所在的半环的所有阻力，到达临界点然后在另外半环的重力加速度吸引下下落打破窗户，大家欢呼的是这一球打出去的力道。

 

▶ 关于太空城市设计大赛的举办

如果你看完《星际穿越》也脑洞大开，赞同人类建造太空城市是未来趋势；

如果你也对片尾的墨菲建造的太空站感到兴奋，或者你有自己对未来空间具象化的见解；

那现在你可以试一试这个比赛，现在正在进行中国赛区的报名。上一届的得奖作品与电影中墨菲的城市几乎一致。

国际太空城市设计大赛面向所有高中学生开放，每年都有在全球总决赛中脱颖而出的优秀学生被普林斯顿大学、斯坦福大学、麻省理工学院、加州理工学院等知名院校录取；

如果你拥有以下的任何一项能力，请不要犹豫，召集你的小伙伴们组队报名注册吧！

   拥有杰出的领导力

   具有艺术才能或是善于写作表达

   喜爱物理学或数学

   对建筑学有兴趣

   希望探索生命科学的奥秘

   计算机大牛

   技术狂人，热衷钻研任何的工程领域

   或者只是单纯地为建造太空城市而着迷

参赛学生：高中生（15-19）

组队形式：12名学生组成一队参赛

比赛费用：200美元报名费/队（赛季国际统一注册费用）

12名高中学生组成的团队需要根据每年RFP(Request For Proposal)的要求完成一份40页的太空城市设计方案（英文书写），由科学

委员会专家评审决定入围现场比赛环节的团队名单。

现场竞赛环节：

1. 参赛团队将被组委会随机分配组合成4个参赛团队为单位的虚拟公司，他们将投票选出各自的公司总裁、副总裁，而赛事组织方则会指派一名航天领域内经验丰富的工程师作为“首席执行官”；

2. 学生团队则需要在规定的时间内，根据RFP的要求完成纸质版和幻灯片版的方案，其内容包括插图、图表、计算和引用；

3. 决赛和半决赛的现场比赛部分一般持续21小时，全球总决赛的现场比赛将持续43小时。参赛团队最终需要将其方案提交给专业评委小组，并进行专业答辩，由答辩的结果决定最终大奖的归属；

参赛方式：

报名日期：截止至2014年11月30日（澳际教育报名绿色通道）

微信报名：回复【姓名+电话+太空城市】到“澳际广州”官方微信

主办单位：中国青少年国际竞赛与交流中心

唯一合作机构：澳际教育集团

国际赛事合作方：美国太空总署NASA、美国波音公司；

中国区参赛人群：15-19岁中国高中生

报名方式：回复【姓名+电话+太空城市】或直接拨打4001010123进行报名

最后附　Dylan Thomas诗一首，致敬电影，致敬人类，致敬无垠太空：

 

Do not go gentle into that good night,

Old age should burn and 1)rave at close of day;

Rage, rage against the dying of the light.

 

不要温和地走进那个良夜,

白昼将尽,暮年仍应燃烧咆哮;

怒斥吧,怒斥光的消逝。

 

Though wise men at their end know dark is right,

Because their words had 2)forked no lightning they

Do not go gentle into that good night.

 

虽然在白昼尽头,智者自知该踏上夜途,

因为言语未曾迸发出电光,他们

不要温和地走进那个良夜。

 

Good men, the last wave by, crying how bright

Their frail deeds might have danced in a green bay,

Rage, rage against the dying of the light.

 

好人,当最后一浪过去,高呼着他们脆弱的善行

本来也许可以在绿湾上快意地舞蹈,

所以,他们怒斥,怒斥光的消逝。

 

Wild men who caught and sang the sun in flight,

And learn, too late, they grieved it on its way,

Do not go gentle into that good night.

 

狂人抓住稍纵即逝的阳光,为之歌唱,

并意识到,太迟了,他们过去总为时光伤逝,

不要温和地走进那个良夜。

 

3)Grave men, near death, who see with blinding sight

Blind eyes could blaze like 4)meteors and be gay,

Rage, rage against the dying of the light.

 

严肃的人,在生命尽头,用模糊的双眼看到

失明的眼可以像流星般闪耀,欢欣雀跃,

所以,他们怒斥,怒斥光的消逝。

 

And you, my father, there on the sad height,

Curse, bless, me now with your fierce tears, I pray.

Do not go gentle into that good night.

Rage, rage against the dying of the light.

 

而您,我的父亲,在生命那悲哀之极,

我求您现在用您的热泪诅咒我,祝福我吧

不要温和地走进那个良夜。

怒斥吧,怒斥光的消逝。

国际太空城市设计大赛

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