作者kyle5241 (kyle)
看板movie
標題Re: [好雷]請問星際效應的時空問題
時間Sun Nov 9 10:23:29 2014
※ 引述《gungrandpa (槍爺)》之銘言： : ※ 引述《pttalsd (雲端)》之銘言： : : 以下有雷!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! : : 片中的蟲洞似乎是愛因斯坦羅森橋的概念，依據相對論，以光速運動時，時間是靜止的， : : 若超越光速則時間為負值(回到過去)，那麼： : : 1.片中主角自太陽系穿越蟲洞且短時間到達1000光年外的行星，亦即以光速亦需 : : 1000年才能抵達的距離，但電磁波與光同速，地球上的影像最快也要1000年才能被主角 : : 接收，難道影像也是透過蟲洞傳遞嗎？ : : 2.先遣的探測船穿越蟲洞以短時間到達1000光年外的行星探索，亦即先遣探測船都超越 : : 光速，若回傳地球訊號亦穿越蟲洞送回地球(也是超越光速，否則地球需1000年後才能收 : : 到訊號)，對地球時間而言，探測船已回到過去，所以地球似乎應在先遣探測船出發前就 : : 收到回傳訊號？ : : 3.主角也是穿越蟲洞且短時間到達1000光年外的行星(也是超越光速)，若主角完成任務 : : 再循蟲洞返回地球，對地球時間而言，主角也回到過去，所已也應在主角出發就完成 : : 任務回家了？那主角還需在意重力造成的時間差異嗎？ : : 以上是我百思不得其解的問題，也許我觀念有錯，不知版上是否有物理高手能糾正 : : 我的觀念，謝謝。 : -------------- : 大家好~ : 我大學是念物理系，目前念物理碩士 : 相對論只懂一點狹義，廣義沒有修過課，略懂都不太敢講 : 不過還是能夠回答一些版主的問題 : 1. 穿越蟲洞並不會超越光速 : 穿越蟲洞並不會超越光速 : 就像是那個摺紙老梗演示的，蟲洞是透由扭曲空間使得兩地距離縮短 : 例如讓本來一千光年的距離變成一公里 : 這樣在短時間內"穿越"一千光年的距離就沒有違反任何物理定律 : (記得我用的是"穿越" 不是 "移動") : 2. 超過光速不會發生 : 根據狹義相對論的結果 : 物體移動的速度如果趨近光速 : 它的質量會趨近無限大，運動方向的長度會縮到無窮短 : 物體的時間會過得無窮慢 : 動能也會趨近無限大 : 由於無窮大的能量是無法達到的，因此物體的運動速度不會超越光速 : 至於在數學上超越光速會發生什麼事呢? : 時間不會變成負的，時間會變成虛數(平方之後小於零的數) : 由於虛數的物理量沒有辦法觀察，因此虛數的時間沒有物理意義 : 順帶一提，本片裡面講的現象幾乎都不是唬爛的 : (除了愛能夠穿越時空，還有書櫃的那一幕) : 知道以下廣義相對論的遊戲規則，本片就會很好理解 : 1. 重力越大，時間過得越慢 : 這個現象在地球上不太明顯，因為地球的重力還不夠大，地球重力造成的時間延遲 : 要拿原子鐘才測得出來，但是在黑洞附近重力場超級大，這個效應就可以很明顯 : 2. 兩個黑洞相連在一起會形成蟲洞 其實應該是一個白洞一個黑洞，所以從黑洞吸進去的物質會從白洞跑出來
: 這種黑洞的重力場不會到達無窮大，因此太空船才有可能進去，也因此主角才有辦法 : 被吸進黑洞之後從土星附近的蟲洞被吐出來，由於黑洞強大的重力，黑洞內的時間 : 過得非常慢，因此主角從蟲洞被吐出來之後發現已經過了幾十年了 : 至於為什麼從土星的蟲洞進去時間延遲的效應比較不明顯 : 我猜大概是因為土星那個蟲洞的入口空間沒有被扭曲的這麼嚴重(開口較寬) 根據廣相的解 在黑洞事界地平面內 時間和空間的坐標性質會交換 你所定義的時間 其實跟外界的時間不一樣 蟲洞的話 我覺得你把它想成空間上的連結會比較好 在這些空間中的時間都是一樣的
: 從電腦動畫就可以看得出來，蟲洞入口的重力透鏡效應沒有像黑洞這麼誇張 : 電影裡面的蟲洞我想應該是總共有三個開口 : 一個在土星，另外一個在另一個太陽系，第三個就是在那個太陽系的黑洞 : 不過電影畢竟是電影 : 事實上主角在被吸進黑洞之前就應該被四分五裂成次原子粒子了 : 黑洞的那圈光環就是大量的物質用極高速的速度旋轉，摩擦生熱產生的光 : 太空船在碰到光環之前就應該要解體了 另外為什麼重力可以穿越時空 一方面重力可以彎曲時空 所以重力子可以穿越時空好像還好 但是重力可以穿越時空的梗應該還是來自於弦論 弦論基本上是目前唯一可以猜出來的量子重力理論 量子力學和一般的牛頓萬有引力是相容的 畢竟萬有引力是平方反比力 但是在極端條件下 比如說普朗克尺度，或是黑洞 量子場論和廣義相對論就會衝突 （這也是為什麼主角要去量黑洞數據來解開方程式） 在極端條件下，廣義相對論失效 而我們必須要把量子效應考慮進去 像黑洞假如中間的奇異點無限小的話 你就無可避免的得要討論空間的不連續性 （空間的最小量子是普朗克長度 10^-35 m) 或者是量子漲落 在此背景下 弦論出現在了 弦論不把粒子解釋成無限小的點 而是解釋成一個弦 解釋成弦的話就不會出現很難解釋的奇異點問題 （比如說電子無限小的話，那每個電子的電磁能都是無限大） 時空中的世界線就變成平滑的 不會出現像黑洞奇異點那樣怪怪的東西 量子效應和重力效應自然就可以都考慮進來 然而弦論最奇怪的地方是 為了形成自恰，它必須要引入額外的維度 最少維度的弦論是10維 也就是在3+1時空外，還有另外6個隱藏"空間"維度 （如果允許額外的時間維度的話，則4+2 6個維度就夠了） 因此電影中出現第五個維度是合理的 在弦論中，有兩種弦 開弦(open string)：有兩個端點，也就是一條線的意思 閉弦(close string)：沒有端點，基本上就是一條橡皮筋 然而開弦有個限制 就是弦的末端必須要黏在一個膜上(D膜） 但是弦本身可以在D+1維的額度亂動 自然界的四種超距力，有三種都是在3維空間D膜上 也就是光子（電磁力）、膠子（強力）和W Z粒子（弱力） 然而閉弦就沒有這種限制 可以在任意的D膜中穿縮 當然我想各位可以很清楚的猜到 自然界中只有一種閉弦：graviton重力子 所以重力子可以改變不同時間的D膜還蠻合理的 另外為什麼在黑洞中有辦法改變外界的時空 在古典理論上的確是不可能 可是根據量子理論 黑洞會有霍金輻射 輻射可以把information給傳出來 （霍金因此打賭輸了） 畢竟假如黑洞蒸發而消失但是資訊卻不見的話 這就違反而熱力學第二定律 所以作者用重力子改變外界時空並沒有違反物理定律 簡單的說 諾蘭在這部電影裡特別強調物理理論的真實性 也就是他說這個電影不是虎爛出來的 這也就是為什麼他請我們學校的物理教授去做首席顧問 另外我是做實驗的 以上講的這種都是以前高中看科學人大學去聽賀培銘演講所獲得 講錯很正常 問更深的我一定答不出來 --
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 131.215.107.226 ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/movie/M.1415499812.A.99A.html
推 kent8207: 看完回家上PTT才知道這部片的理論這麼硬阿.. 11/09 10:31
推 ianlin45: 太棒了，推！ 11/09 10:34
推 Vett: 弦論還是哲學啊 11/09 10:42
推 NANJO1569: 專業推!!! 11/09 10:43
推 vatin: 推一下XD 11/09 10:46
推 wak: 這部片真的不簡單 11/09 10:48
→ Vett: 電影就是電影啊 不是探索頻道... 所以不要當成科普啊 11/09 10:49
This entry passed through the Full-Text RSS service - if this is your content and you're reading it on someone else's site, please read the FAQ at fivefilters.org/content-only/faq.php#publishers.
留言列表
留言列表
