請問星際效應的時空問題 - 電影

※ 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。

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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

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)
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









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