相對(duì)論：《星際穿越》中時(shí)空旅行的理論發(fā)展

2014年，由克里斯托弗·諾蘭執(zhí)導(dǎo)的科幻冒險(xiǎn)電影《星際穿越》全球震撼上映，在迎來票房和口碑雙豐收的同時(shí)，也引發(fā)了一場人們對(duì)于時(shí)空旅行的思索和討論。

影片中，一隊(duì)探險(xiǎn)家試圖通過蟲洞通道回到過去，尋找可拯救地球的植物和農(nóng)作物。然而，當(dāng)通過蟲洞的時(shí)候，他們發(fā)現(xiàn)飛船上的一個(gè)小時(shí)相當(dāng)于地球上的七年時(shí)間。造化弄人，當(dāng)主人公回到地球時(shí)，自己的女兒已經(jīng)白發(fā)蒼蒼，而父親卻和坐上小火箭離去的時(shí)候那么年輕。當(dāng)我們?yōu)槠嗝赖墓适逻駠u不已時(shí)，我們不禁要問，時(shí)間真的可以變慢嗎？

答案是肯定的，影片中的這一情節(jié)正是根據(jù)確鑿的科學(xué)理論改編而成，這個(gè)理論正是相對(duì)論。

相對(duì)論是關(guān)于時(shí)空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特·愛因斯坦創(chuàng)立，依據(jù)研究的對(duì)象不同分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。研究對(duì)象是超越人們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)的高速運(yùn)動(dòng)世界和廣闊的宇宙。

在狹義相對(duì)論中，愛因斯坦提出的“四維空間”是一個(gè)時(shí)空的概念。簡單來說，我們的宇宙是由時(shí)間和空間構(gòu)成。時(shí)空的關(guān)系，是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時(shí)間軸。

狹義相對(duì)論還認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)中的尺子會(huì)縮短，這就是著名的“尺縮效應(yīng)”。人們平時(shí)處在低速運(yùn)動(dòng)中不會(huì)覺察，但如果以每秒26萬公里的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，一米的尺子就會(huì)縮成半米。狹義相對(duì)論表明，高速旅行會(huì)使時(shí)間變慢。假定將來人們能制造一艘接近光速飛行的宇宙飛船，從地球出發(fā)飛向遙遠(yuǎn)的星系，來回的旅程僅僅幾年，但在此期間地球上已過去了幾千年。

這就是為什么電影《星際穿越》中，飛船上的一個(gè)小時(shí)相當(dāng)于地球上七年時(shí)間的理論依據(jù)。

狹義相對(duì)論是由愛因斯坦在洛侖茲和龐加萊等人的工作基礎(chǔ)上創(chuàng)立的時(shí)空理論，是對(duì)牛頓時(shí)空觀的拓展和修正。愛因斯坦以光速不變?cè)�理出發(fā)，建立了新的時(shí)空觀。

1915年，愛因斯坦把狹義相對(duì)論發(fā)展成廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論認(rèn)為，沒有物質(zhì)的時(shí)空是平坦的，有物質(zhì)存在的時(shí)空就變得彎曲了，兩點(diǎn)之間的距離因物質(zhì)的存在而被拉伸或擠壓。打一個(gè)直觀的比方，水平抻開的一塊布應(yīng)該是平坦的，當(dāng)你在布上放置一個(gè)鉛球后，布面就變得彎曲了，這時(shí)再放置一個(gè)小玻璃球在布上，它就會(huì)滾向中央的鉛球。同理，星球的質(zhì)量使周圍的時(shí)空彎曲，星球上的“引力”實(shí)際上是一個(gè)時(shí)空被彎曲的現(xiàn)象。

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