6、米勒星球上的时间膨胀
另一个有趣的事实是米勒星球上的时间膨胀:1小时=7年。对于无自转黑洞(史瓦西黑洞)来说,想让时间减慢六万倍,行星的轨道半径只比黑洞视界半径大一百亿分之一:行星本身的直径就已经比这个它到黑洞视界的距离大了。另外一个更严重的问题是,对于无自转黑洞,最小的稳定轨道半径是黑洞视界半径的三倍,在这个距离上,时间只会比平时慢20%而已。
《星际穿越》留守母船的罗米利教授,库珀和艾米利亚从米勒星球回到母船时,时间已过27年
难道库珀看着孩子变得比自己还老的关键情节就一定不能成立吗?只要黑洞还在转,就没有解决不了的问题。索恩在新书里提到,如果我们的黑洞高速旋转(克尔黑洞),快到只比理论限制的最大值慢一千亿分之一的话,米勒星球就能既保证六万倍的时间膨胀,又维持在稳定轨道上了。只是这样一来黑洞的视觉图像会有很大的不对称性,为了不让观众犯糊涂,影片中的是基于60%的最大自转速率绘制的。
7、库珀如何驾驶母船逃离黑洞,去到第三个星球?
利用引力弹弓效应,使母船获得更多动能。
影片高潮阶段,库珀帮助艾米利亚(安妮·海瑟薇饰)逃离黑洞也很值得一说。经过坑爹的曼恩博士(马特·达蒙饰)一折腾,母船Endurance早已没有足以回到地球的燃料,甚至单靠自身动力也没法到达第三颗星球。
库珀决定手动操作飞船Endurance环绕黑洞旋转,进行一次gravitational slingshot:借助引力弹弓效应,让飞船Endurance获得更高的速度飞到第三颗星球。“引力弹弓效应”有点类似大车撞小车,如果小车比大车轻很多的话,大车只会损失一点点速度,而小车会以大车速度的差不多两倍飞出去。这里引力就起到了“撞击”的作用:把黑洞动量的一小部分给Endurance,让它获得更多的动能。
《星际穿越》留守母船的罗米利教授,库珀和艾米利亚从米勒星球回到母船时,时间已过27年
不过黑洞的引力的确太过强大,而且由于最小稳定轨道的存在,飞船Endurance 也差不多快落入不稳定区域了,这里库珀牺牲了自己和机器人塔斯TARS所在的飞船:先是用尽所有燃料为Endurance加速,后来又主动脱离Endurance减轻负荷——这的确会为艾米利亚进入第三颗星球的轨道减轻负荷,但并不会增加多少脱离黑洞的机会:连接飞船与空间站的爆炸螺栓只会产生很小的反冲,牛顿第三定律在这里只能给空间站一丁点的加速。
在这里,索恩解释,也许库珀本来的目的就是为了让自己进入黑洞:既然操作引力需要统一广义相对论和量子场论,而需要的数据只有在黑洞视界内部才能得到,那么,虽黑洞吾往矣,就来一次华丽的赌博吧!