星际穿越中的时空规则：穿越黑洞的五维空间与引力维度信息传递
星际穿越中的时空规则：穿越黑洞的五维空间与引力维度信息传递
在电影《星际穿越》中，库伯如何在黑洞事件视界内传递信息给墨菲？这背后涉及了哪些科学原理？本文将为您详细解析电影中的时空规则、五维空间以及引力维度信息传递的科学解释。
库伯如何穿越黑洞事件视界而不被撕碎？
首先，我们需要了解库伯进入卡冈图雅（电影中的黑洞）的事件视界时，为什么没有被黑洞强大的潮汐力撕碎。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。
库伯在事件视界内获得了什么数据？
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？
为什么引力可以突破事件视界的封锁？
首先，我们需要理解一个重要知识：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。
引力如何实现信息传递？
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。