《科幻电影中的》word版

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1、科幻电影中的物理学实践作业作业名称：科幻电影中的物理学学生姓名：崔琳琳学号：130300020所在学院：历史与文博学院班级:13级历史一班任教老师：王春明时间：2015年4月5日科幻电影中的“物理学”《决战猩球》和爱因斯坦的狭义相对论还记得20世纪60年代的科幻电影杰作《决战猩球》吗？三名宇航员在太空飞行中意外被卷入“时间空洞”，被迫降落在一颗由猩猩统治的陌生星球上，而那颗星球其实就是几千年后的地球。物理学家反复咀嚼这部电影的情节之后发现：很多人认为狭义相对论使得时空旅行成为可能，但是这个例子恰恰说明，狭义相对论使时空旅行成为一种挑战。根据狭义相对论，在这部电影里，以这几名宇航员

2、自身为参考系，他们持续飞行了一年半，而其间地球上的时光已飞逝了2000年——根据狭义相对论法则，这是真实的一幕。但是，这怎么可能呢？因为，无论从哪一个参考系进行观测，光速(c)都是恒定的，通过一系列逻辑推理，爱因斯坦证明了：两个事件之间的时间间隔长度，取决于你对之进行观测的参考系，所以自然而然就会有这样的结果。根据狭义相对论，任何质量不为零的物质，其运动速度都不可能超过光速。但是，当你运动的速度足够接近光速的时候，就会出现时间膨胀。时间膨胀公式如下：Tship=Tearth(1-v2/c2)1/2（来自百度百科）(以上公式显示，相对于地球来讲，太空船必须以v=0.9999997c

3、的平均速度飞行，才能获得《决战猩球》中那么长的时间膨胀量。)因此，虽然从理论上来说，假如你的飞行速度足够接近光速，你就能很快到达一个地方。但是，当你到达目的地时，你很难搞清楚地球上今夕是何年，总统是何人。当你返回地球时，你的孩子可能比你还老。至少，这会让你感到尴尬。《星球大战》里的太空“传奇”说白了，《星球大战》基本上就是一系列以太空为背景的恃强凌弱的冒险。相关的几部电影都不像科幻小说那样注重“科学”原理，而是违反了许多简单的物理学原理。有一个违反物理学原理的例子显而易见(这在改编成电影的科幻小说中普遍存在)：我们听到影片中的战斗轰炸声不绝于耳，这些“太空中的巨响”其实不可能存在

4、。我们知道，声音不可能通过真空进行传播。然而，在相关几部电影里，每一个跟太空有关的场面中(尤其是在太空战争中)，每当各种星球巡航舰和战船齐齐开火时，我们这些电影观众都能“享用”到各种各样的声响：呼嗖声、尖啸声和爆裂声等等。不过，或许爱因斯坦的广义相对论可以证明“超光速飞行器”的存在是合理的，我们来看看下一部科幻电影的分析，这部电影做了超光速旅行的尝试。《黑洞表面》和广义相对论的“恐怖”之处在恐怖科幻电影《黑洞表面》中，精神状态不稳定的威尔博士(Dr.Weir)向我们描述了一个人怎样才可能绕过狭义相对论中的光速极限：威尔博士拿了一张纸，在纸的两端画了两个记号，表示这两个记号是距离能

5、多远就有多远的两个地方。然后，他把纸折起来，让那两个记号相互挨着。他解释说，假如我们对空间也能够这么做，并且能够跳跃穿越这样的“捷径”的话，我们就能在距离极其遥远的星系里以极短的时间穿梭旅行，而不会违背狭义相对论中所指的物质运动速度不可能超过光速这一原则。是的，威尔博士虽然很疯狂，但他可不笨。显然，他对广义相对论也略知一二。广义相对论称，物质可以让时空弯曲。因此，从理论上来讲，假如你能够创造一个足够大的引力场，你就能在时空中把遥远的两个地方拉在一起，非常接近。电影中那艘“地平线号”破飞船命中注定还是找到了那条捷径。不幸的是，那艘飞船进入了我们所知宇宙之外的一个混沌世界，玩完了，许

6、多恐怖和不快事件发生在飞船全体乘员身上。《星际旅行：深空九号》有一个“虫洞”广义相对论考虑到一种叫做“虫洞”的东西，它是连接宇宙遥远区域间的时空细管。当两个精细微小的黑洞连在一起，连接太空中的两个不同点和时间时，“虫洞”就形成了。就像前面《黑洞表面》提到的在一张纸两端的两个点一样。在电视系列片《星际旅行：深空九号》中，剧本作者采纳“虫洞”这个概念，作为主要的情节主旨。在太空站附近，一个巨大的虫洞连接着一个星系的遥远组成部分。这样的场景有可能吗？太空旅行者可能以某种方式创造一种“推进系统”， 通过造成虫洞而起作用，形成连接宇宙中遥远区域的桥梁？这点也许能做到，但“虫洞”并不是在任何

7、时候都能很快形成的。虫洞实际上可能是一个“奇点”（天体物理学名词），这使得它很难应付。同时，虫洞存在的时间极短，稍纵即逝，以致于你很有可能在穿越它之前就被其中的黑洞毁灭了。因此，与其使用虫洞这个“弯曲”空间的方法，我们还不如改弦更张，来试试“弯曲速度”。《星际旅行》、《星际旅行：下一代》、《星际旅行：深空九号》、《星际旅行：航海家》、《星际旅行》…...等等对于我们所看到的各种各样的电视剧、电影(比如《星际旅行》中的情景)如果非要用难以理解的专业术语去证明其正确性的话，那些情节也