星际穿越中的时空规则,穿越黑洞的五维空间,引力的维度信息传递

星际穿越中的库伯怎么把信息传递给墨菲的呢?首先我们要搞清楚库伯进入卡冈图雅的事件视界时,为什么没有被黑洞强大的潮汐力撕碎呢?我们知道黑洞的潮汐力异常恐怖,引力在物体的近端和远端形成的势能差非常大,就连尺寸小到质子的结构,都会被引力压碎。但我们知道,只要飞向引力中心的加速度与重力加速度相等,就能抵消重力,使物体处于失重状态。在电影中,他们先驾驶飞船向黑洞方向加速,当飞船到达事件视界边缘时,库伯驾驶备用飞船反向脱离主舰。根据牛顿定律,质量更低的备用飞船,将获得更高的加速度向事件视界内坠落,而主舰同样会获得更高的速度从黑洞引力中逃逸。也就是说,库伯向黑洞奇点方向坠落的过程中,加速度抵消的情况下,他实际受到的重力已经远远低于黑洞原本的重力。加上未来世界的人类建立的五维空间迎接库伯的进入,库伯在刚落入事件视界时就脱离了黑洞的引力场。

那么他进入事件视界想要得到了什么数据呢,电影中给出的答案是黑洞奇点的引力数据。为了拯救地球上剩余的人类,在太空建立大型的空间站是最有效的方式,但过于庞大的空间站无法模拟地球重力,在没有相应重力的情况下,人类无法在空间站重建地球的生态圈。所以需要拿到黑洞奇点的数据,才能计算出所需的引力解。库伯进入五维空间后,智能机器人从未来人类那里得到了引力数据,唯一的问题是身处事件视界内如何才能将数据发送出去呢?

首先我们得理解一个重要知识,黑洞的事件视界是一个封闭的时空结构,这意味着,进入其中的所有的信息都无法逃逸。但唯独引力是例外,这是一个很重要的线索。我们知道,距离黑洞事件视界越近,时间流逝速度越慢。如果处于黑洞的事件视界上,时间就会停止。在无限靠近于黑洞的事件视界时,时间膨胀率几乎达到几百万倍以上。如果在黑洞事件视界表面上,和远离黑洞的位置都有一个人,那么他们俩的时间差会非常大。事件视界表面上这个人的时间刚刚过去了几秒钟,远离黑洞的这个人却已经经历了几万年。但是从黑洞中心发出的引力,却能不受时间膨胀效应的影响,突破时间的封锁正常传播。

从空间层面来看,为什么说进入了黑洞事件视界中的一切信息都无法逃逸呢?除了被停止的时间困住外,事件视界的空间也处于封闭状态。事件视界的逃逸速度的临界值刚好是光速,事件视界外内的逃逸速度则需要超过光速。虽然引力的传播速度也是光速,却仍能从事件视界中向外传播,这说明引力可以跨越维度穿透时间和空间。库伯在五维空间中选择一个时间,将转换成摩斯电码的数据,通过引力拨动手表上的指针,将信息成功传递给了远在地球的墨菲,从而使建立大型空间站成为现实,拯救了地球上的人类。