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《星际穿越与空间变换》 姓名：孙广凯 班级：电子04 学号：201441800080 姓名： 都基宇 班级：电子04 学号：201441800078 摘要：对《星际穿越》里出现的物理名词进行了逐个解释，并阐释了库伯进行空间变换的详细过程及其因果关系。达到物理学和哲学的高度统一。 关键词：相对论、五维空间、黑洞、虫洞、引力场 前段时间，科幻大片《星际穿越》热映。在欣赏精彩科幻镜头的时候，一系列专业名词让很多观影者直呼脑洞大开。片中所涉及的“虫洞”“黑洞”“高维空间”等都是物理的专业名词，为了弄清电影男主角如何进行空间变换，怎么到达了那个无比神秘的五维空间。我们就从相对论逐个说起…… 　一、相对论 19世纪末，经典时空观与实验出现了矛盾：当时，人们认为光是机械波。按照经典的时空观，如果光是机械波，存在“光的传播介质是什么”和“光速是相对哪个介质而言？”两大疑问。为了解决这两个疑问，科学家设想宇宙中存在一种特殊的介质叫“以太”。通过大量的试验结果表明，“以太”并不存在。也就是说，用任何实验手段都不可能测量到物质的绝对运动，所有的试验都只可能测量到物质相对与物质的相对运动。T动/T静=[(mc2－mv2)/mc2 ] T动=[1－（v/c）2] ?T静 1.相对速度公式：△v=|v1-v2|/√(1-v1v2/c^2)两物体速度是v1,v2，它们之间速度的差是△v,过去我们认为△v=|v1-v2|，这个公式决定了，没有物体可以超过 HYPERLINK /s/?w=%E5%85%89%E9%80%9Fch=link \t _blank 光速。2.相对长度公式L=Lo* √(1-v^2/c^2)Lo是物体静止是的长度，L是物体的运动时的长度，v是物体速度，c是光速。由此可知速度越大，物体长度越压缩，当物体以光速运动，物体的运动方向长度为0.3. HYPERLINK /s/?w=%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E8%B4%A8%E9%87%8Fch=link \t _blank 相对质量公式M=Mo/√(1-v^2/c^2)Mo是物体静止时的质量，M是物体的运动时的质量，v是物体速度，c是光速。由此可知速度越大，物体质量越大，当物体以光速运动，物体的质量为正无穷4.相对时间公式t=to* √(1-v^2/c^2)to是物体静止时的时间流逝的快慢，t是物体的运动时的时间流逝快慢，v是物体速度，c是光速。由此可知速度越大，物体时间走得越慢，当物体以光速运动，物体的时间就不再流逝，从而时间停止。 在这种情况下，科学家们开始寻求新的时空观。于是，相对论诞生。 相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律， 广义相对论则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论的诞生，革新了物理科学的基本概念框架，改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“弯曲时空”等全新的概念。 二、第五维度 电影中，男主人公通过进入“第五维度”看见了原来自己的生活，并给的女儿以提示从而改变了未来。1. “第五维度”是个什么样的世界？ 这个已经颠覆了中娱君的理解范围，没看过电影的同学们看看下文自行脑补吧。三维大伙儿应该更为熟悉些，我们所在的世界就是三维，而纸上平面的世界就是二维。 现在宇宙学家将时间看作第四维，而第五维指的是能量无界限，是由无数个第四维时间组成的平面。想象一下，就像你面前有一堵墙由无数的竖线组成，每一条竖线 就是一条第四维时间线，透过每一条时间线都能看到在这个时间点三维空间里发生的事情。这画面就好像上帝在看每一个人类的生活一样，很神奇，在“第五维度” 的世界里没有时间或是空间的界限。就像这样的一个抽象的玩意儿，想的我脑袋都炸了！各位自求多福！“第 五维度”的物质组成与我们所能感知的这个世界完全不同，其化学成分和存在的力与我们的世界也全然不同。它唯一与我们共通的就是引力，只有引力产生的能量， 才可以穿梭于两个不同的“世界”。目前，欧洲原子核研究中心（CERN）正在瑞士和法国的边境地下100多米深处，兴建一台世界规模最大的大型粒子对撞 机。粒子对撞机正式投入使用后，便可观察在强大引力的作用下是不是有粒子消失，进入了人类看不到的“第五维空间”。哇，那有没有可能每一个空间里都有一个 自己在过着不一样的生活呢？ 三、黑洞 　　影片中那个名叫“卡岗图雅”的黑洞无疑是一大亮点。“黑洞”这个耳熟能详的神秘名词到底是什么呢？ 黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天