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科学《星际穿越》中，为什么父亲最后比女儿还年轻62岁？


科学《星际穿越》中，为什么父亲最后比女儿还年轻62岁？
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在《星际穿越》中 ， 为了拯救地球上的人类 ， 库珀一行人踏上了星际之旅 ， 前往遥远的河外星系去寻找宜居的星球 。 在库珀离开地球时 ， 他的女儿墨菲还只是一个小女孩 。 而当库珀最后回到地球上时 ， 他的女儿已经老态龙钟 ， 但库珀还是与当年离开地球时相差无几 。
那么 ， 为什么身为父亲的库珀最后会比女儿墨菲还要年轻许多呢？
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这个问题就涉及到了爱因斯坦的相对论 。 根据相对论 ， 整个宇宙的时间并不是同步的 ， 不同参照系的时间流逝速率并不一致 。 运动参照系的时间过得慢一些 ， 强引力场中的时间也会过得慢一些 ， 这就是时间膨胀效应 。
物理学家通过原子钟的对比实验 ， 已经证实了时间膨胀效应 ， 而且还被用于导航卫星的时间校准 。 对于在高度为2万公里的轨道上运行的导航卫星 ， 其飞行速度约为3.89公里/秒 ， 需要考虑到相对论效应 。
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由于导航卫星飞行速度很快 ， 它上面的原子钟每天会比地球上的原子钟走慢7微秒 。 另一方面 ， 导航卫星比地面更远离地心 ， 所受的地心引力作用更弱 ， 所以卫星上的时间会比地面上过得更快 ， 每天走快大约45微秒 。
综合来说 ， 导航卫星上的时间每天会比地面快38微秒 ， 也就是0.000038秒 。 这么小的时间差看起来微不足道 ， 但要是乘上光速 ， 每天累积的定位误差超过了10公里 ， 所以不能忽略 ， 天地时间必须要进行同步 。
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在《星际穿越》中 ， 宇宙飞船的飞行速度并不快 ， 星系际穿越依赖于虫洞 。 虫洞的另一端连接的是100亿光年外的星系 ， 尽管这个距离非常遥远 ， 但虫洞是时空捷径 ， 飞船穿过虫洞所耗费的时间很短 。 因此 ， 速度所带来的钟慢效应可以忽略 。 真正导致时间显著变慢的是引力 ， 由卡冈图雅超大质量黑洞引起 。
库珀一行人首先造访了米勒行星 ， 这颗星球运行在超大质量黑洞的边缘 ， 黑洞巨大的引力让米勒星球上的时间大幅度变慢 ， 那里的1小时等同于地球上的7年 ， 或者1秒等同于17小时 。 库珀在米勒星球上耽搁了3个多小时 ， 在此期间 ， 地球上已经过了23年 。
【科学《星际穿越》中，为什么父亲最后比女儿还年轻62岁？】
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虽然米勒行星上的时间相对过得非常慢 ， 但身处于该星球上的库珀无法直接感知到 。 对于库珀而言 ， 时间是正常的 ， 在那里过1小时感觉与在地球上过1小时是一样的 。
然而 ， 对于地球上和处在时间畸变区域外的观测者来说 ， 米勒星球上的时间非常慢 。 如果永恒号飞船上的人用天文望远镜来观测米勒星球 ， 将会看到星球上的东西几乎是不动的 ， 或者一切看起来像是慢动作 。 如果库珀在米勒星球上挥一下手 ， 在外部观测者看来 ， 这一挥手动作需要十几个小时才能完成 。 时间的相对性是相对于别人而言 ， 而非自己 。
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此后 ， 库珀在离开曼恩星球时 ， 飞船滑入黑洞边缘 ， 利用黑洞的引力弹弓效应前往第三颗星球 。 在此期间 ， 库珀所经历的时间再一次远远慢于地球 ， 这一次慢了51年 。 后来 ， 库珀掉入黑洞 ， 时间又慢了13年 。


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