从物理学角度分析《星际穿越》：逃离黑洞用到了哪些天文学知识？

　　最近《流浪地球》大火，很多网友便拿来跟好莱坞的一些科幻片作对比，其中第一个想到的就是同时逃生系列的电影《星际穿越》，说到《星际穿越》这部电影，也是一部不可多得的好片子。它在继承发扬《2001太空漫游》电影的基础上，又增添了一些人类的情感，使得这部电影有血有肉，十分好看。看过《星际穿越》的粉丝们，相信你们应该记得宇航员库伯驾驶“徘徊者2号”冲进黑洞时的那个场面，可以说是蔚为壮观。在一个被叫做卡冈图雅的超大黑洞边界，库伯驶入其中，成就了那段经典镜头。据说，此黑洞是片方邀请的知名物理学家利用爱因斯坦的方程式模拟得出，可以说相当专业了。

　　话又说回来，不知道大家还记不记得一个细节，当库伯和安妮海瑟薇饰演得女主告别时，说了一句非常悲壮的话：“要想从黑洞中逃出去，总得留下点什么。”这是什么意思呢？其实这是用了物理学中的牛顿第三定律，反作用力。这个反作用力给了“永恒者号”一个向外的推力，再加上飞船本身所能达到的推力，刚好能够冲出黑洞的引力束缚，得以逃生。

　　但是这样就产生了另一个问题，他们的飞船为什么能够产生那么强的推力呢？不是说黑洞的引力很大，连光都无法逃脱吗？其实不然，一般来说，黑洞的超大引力确实连光都无法逃脱，但是黑洞质量越大，它的事件视界的引力就越小，卡冈图雅是一个超级大的黑洞，这才导致了飞船能够从“卡冈图雅”中逃出。那为什么黑洞质量越大，引力就越小呢？

　　我给大家从经典力学角度做一个物理学证明。首先黑洞事件视界的半径公式为R=2GM/C^2 （定为1式），然后是天体在任意一点激发的重力加速度公式为g=GM/r^2 （定为2式）。物理常量C是光速，G是万有引力常量,g是重力加速度，M是天体的质量。r是一个小物体距离天体中心的距离， C^2是光速的平方，r^2是距离的平方。

　　关键的一步来了，假定物体离黑洞中心的距离为黑洞的事件视界半径，即r=R，然后就将一式带入二式，整理可得g=C^4/4GM这时结论就出来了。C^4/4G是一个常数，即g与M成反比，即可得到一个结论：黑洞质量越大，在黑洞的事件视界边缘的重力加速度越小，黑洞对事件视界上的物体产生的引力就越小。通俗来讲，就是说，当你跌落一个超大质量的黑洞时，你有可能不会被其引力拉扯成意大利面条，也许你会像《星际穿越》中主人公那样，顺着黑洞进入一个高维度空间！想想都觉得刺激！

　　那这段场景还用到了哪些天体物理学知识呢？当然不能忘记的就是“引力透镜”。“引力透镜”这个理论是爱因斯坦广义相对论中曾经提出的，光经过引力场时会发生弯曲，所以我们有幸能看到弯曲的光线环绕在“卡冈图雅”黑洞的事件视界边缘。不知道大家还有什么其他的天文学理论知识补充的吗？有什么问题欢迎在评论下方留言，关注我看更多科幻悬疑电影深度解读，一起涨知识！