解读《星际穿越》：黑洞内部是生机勃勃还是死寂之地，关键是温度

　　虽然黑洞被包裹在事件视界内，用任何已知的方法都无法直接观测内部，但是无法阻挡人类的好奇心和探索的欲望。

　　科幻电影《星际穿越》的男主角主动脱离飞船，进入黑洞内部就是为了一窥究竟。

　　这并不是男主角自杀的行为，在电影的一开始就介绍了，科学家们已经计算出在黑洞内可能有另外的时空，只是参数不确定。

　　最开始提出这种观点的是霍金。霍金对黑洞的研究过程中提出：物体越过黑洞视界向黑洞堕落的过程中，就可能会出现违反时序的情况。

　　整个电影的故事背景就是在霍金的这一理论下展开的。科学家计算出了除了物理奇点之外还有别的奇点，这个奇点其实并不是物理意义上的点。而只是数学计算上的点。可以认为是时空的拐点，如同地球和月亮之间的拉格朗日平衡点。

　　黑洞事件视界所包裹范围内可能出现的情况，有三种。

　　第1种：所有的质量都集中在奇点。

　　黑洞没有温度，只有质量、电荷和自旋。在黑洞的理论诞生很长一段时间内，这都是科学家的主流认识。这个理论又被称为黑洞无毛定理。

　　第2种：考虑物质在向奇点汇聚的过程中，越过普朗克尺度产生的量子效应，会发生一次剧烈的反弹。

　　这个反弹的结果，是在黑洞的内部会形成一个和我们现在宇宙相似的，微型的宇宙。这个观点在黑洞理论的诞生时，就有科学家持有这样的观点，但是并不是主流。因为主流的观点认为是黑洞是没有温度的，所以里面是不存在任何生态的。

　　但是霍金发现黑洞的视界表面，会有辐射向外发出。间接证据证明，霍金辐射很可能是存在的。根据霍金的观点，黑洞越小辐射越强烈，极小的黑洞会在瞬间之内蒸发。所以到目前为止，还不存在微型黑洞。

　　霍金辐射证明了黑洞是有温度的。这个观点是现在主流科学家的观点。有温度的物体，内部绝对不是死寂一片。这就引来了人类无限的好奇心，可以说《星际穿越》是向霍金的学术研究成果致敬。

　　第3种情况：《星际穿越》里面描述的黑洞内部场景。

　　这个黑洞内部的场景，理论依据是对黑洞内部时空构造的最新研究成果。

　　这个观点实际上是折中的第1种情况和第2种情况。承认第1种物理的奇点，还存在着时空的奇点。这只是一种计算奇点（温和奇点）。

　　物体向物理奇点跌落的过程中，会困在这个"温和奇点"附近。所以掉入黑洞的物质不会落到物理奇点，男主人公才会保住自己的小命。

　　"温和奇点"，可以看成是地球和月球之间的拉格朗日点那样，是一个时空交错的平衡点。

　　这样的设定，《星际穿越》才有了故事展开的空间。

　　《星际穿越》里，未来的人类在这个时空奇点放置了一个超立方体，男主人公掉进去以后遇到了这个超立方体。这个超立方体连接着很多细细的线，这些线就是所谓的世界线。

　　电影里的世界线只是用一种影视化表现手法。真实的世界线，是在闵氏空间中记录的每一个粒子的历史瞬时存在连接成的线。

　　主人公通过拨动世界线的方法向自己的女儿传递信息。这也是影视中的一种比喻手法，实际上是不能用手直接去拨动这些线。任何想触动世界线的努力都会引起历史的完全改变。

　　影视中的主人公是通过进入更高维度，返回过去。更高维的空间，现在还没有实验证据。

　　但是，出现“更高维度”是唯一不破坏相对论又能超越时空的方法。可能所有人都期待这一刻。

　　拨动世界线和返回高维空间，都是科幻故事里幻的部分，这是以故事展开的前提存在的。

　　《星际穿越》里第1个破坏科学规律的bug，本来可以避免。

　　主人公去的那个黑洞太小了。黑洞的质量是1亿个太阳，黑洞直径是3亿公里，相当于1.95个天文单位。视界表面的重力加速度高达15500g，会把人撕碎的。

　　可供安全接近的黑洞，尺寸要达到0.94光年以上，质量要在15,000亿个太阳。

　　科幻迷们要牢记：黑洞越大越安全。15,000亿个太阳的黑洞，世界表面的重力加速度刚好是与地表相当，是一个g。

　　星际穿越里的第2个bug，在影片中一开头出现在木星附近的虫洞太小了。

　　在大自然中虫洞是不存在的，不可能维持这样稳定的结构。这是科幻中"幻"的那一部分，也是故事展开的前提。

　　但是，如果存在可供安全穿越的虫洞，直径也要至少在0.94光年以上。这个本来也是可以避免的。按照小编的观点，虫洞最好有10光年，把整个太阳系都包住，把太阳系放在时空鞍点。

　　总的来说，《星际穿越》是一部具有深厚的理论背景，BUG点比较少的科幻片。

　　作者特别提示：

　　关于黑洞的所有理论研究，都是围绕着广义相对论场方程的解进行的。所有和黑洞相关的科幻作品，都是广义相对论光环下的衍生物。

　　到目前为止，广义相对论场方程接受了各种极其严苛的检验，证明了其无比的计算精度。这是人类目前最伟大和最坚不可摧的科学理论。

　　再一次纪念伟大的爱因斯坦。