張雙南談《星際穿越》：背后科學(xué)經(jīng)得起專業(yè)推敲

摘要：
2015中國(guó)綠公司年會(huì)于4月20-22日在沈陽(yáng)召開。上圖為中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張雙南。 2015中國(guó)綠公司年會(huì)于4月20日-22日在沈陽(yáng)舉行。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張雙南出席并

　　 “2015中國(guó)綠公司年會(huì)”于4月20日-22日在沈陽(yáng)舉行。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張雙南出席并在“‘星際穿越’的使命和途徑——人類文明的‘大結(jié)局’？”環(huán)節(jié)擔(dān)任主講人。

　　張雙南談起了今年去年火爆一時(shí)的電影《星際穿越》。張雙南向大家展示了一張照片：電影中的兩個(gè)主人公，女兒和父親，女兒墨菲和父親庫(kù)波兩個(gè)人相擁在一起，背景是一個(gè)非常糟糕的一個(gè)環(huán)境。“前幾天北京就重現(xiàn)了這個(gè)環(huán)境，黃沙在飛，這說(shuō)明照片中的場(chǎng)景不是特別一個(gè)遙遠(yuǎn)的未來(lái)，未來(lái)我們可能要反復(fù)的遇到這樣的環(huán)境，也許將來(lái)人類的未來(lái)就不可避免的。這個(gè)電影是以人類的命運(yùn)為主題，思考人類未來(lái)到底往哪個(gè)地方去。”

　　值得注意的是，《星際穿越》雖然是科幻片，但卻是“硬科幻片”，背后的科學(xué)經(jīng)得起專業(yè)科學(xué)家的推敲，有人稱之為近年來(lái)登峰造極的一部科幻電影。這種可以推敲的地方就給藝術(shù)創(chuàng)作留下了空間。

　　這部電影宣傳的是正能量，是人類的未來(lái)、父女的親情，同時(shí)在商業(yè)上面獲得巨大成功，“在座不少人給它交過(guò)錢，至少當(dāng)時(shí)那段時(shí)間應(yīng)該是票房上面是最好的”。

　　張雙南表示，星際穿越里有這樣的場(chǎng)景：地球環(huán)境越來(lái)越糟糕，糟糕到地球不能夠種出夠人類生存的食物。不但如此，而且地球環(huán)境的惡化，已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。并且隨著太陽(yáng)的演化，地球就逐漸不在這個(gè)適合生命存在的宜居帶，不再可以有高級(jí)生命存。在那個(gè)時(shí)候，人類如果還沒有離開地球，就只能滅絕。張雙南稱，從天文學(xué)的角度來(lái)講，這件事情是無(wú)法避免的，盡管是天文學(xué)的時(shí)間比較長(zhǎng)，我們這個(gè)未來(lái)考慮有點(diǎn)遠(yuǎn)，但是是最終不能避免。

　　除此之外，電影《星際穿越》的另一個(gè)主題就是要尋求科學(xué)上的創(chuàng)新，科學(xué)上的創(chuàng)新就和黑洞是非常有關(guān)系，最終人類是要離開地球到另外一個(gè)地方去，到另外一個(gè)地方去最重要的一件事情就要找到能源，沒有能源人類是沒有辦法生存的。電影的科學(xué)顧問(wèn)是個(gè)黑洞物理學(xué)家，所以他要到另外一個(gè)黑洞里面去，黑洞附近是有能源的，當(dāng)物資往黑洞落的時(shí)候，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化的能量，比太陽(yáng)里面的核能高的多，至少高10倍，所以黑洞附近是可以提取出來(lái)能量的，這個(gè)電影上面是做了這么一種創(chuàng)新：最終人類離開地球，到黑洞附近去。

　　但是要做到這件事情并不容易，為什么我們離開地球這么難，原因就在于引力，由于有引力的存在，我們很難離開地球。“既使是航天現(xiàn)在這么發(fā)達(dá)的一個(gè)時(shí)代，你到太空旅游一次試試，那個(gè)代價(jià)仍然是非常高的，所以這個(gè)絕不是很容易把整個(gè)人類從地球搬走的一個(gè)辦法。”

　　《星際穿越》電影中說(shuō)，我們要想離開地球，我們就要理解引力。張雙南表示，今天我們對(duì)引力的理解是不完整的，如果人類最終理解引力，就有可能操縱引力，操縱引力就有可能離開地球。

　　電影的大結(jié)局是人類很幸福的離開了地球，跑到黑洞附近。實(shí)際上，“怎么理解引力”才是這個(gè)電影的主題。

　　張雙南講了兩個(gè)問(wèn)題：宇宙中有沒有黑洞，我們需要怎樣的黑洞？理論上黑洞是存在的，但遺憾的是，這種黑洞離我們非常之遠(yuǎn)，最近的也要十億光年，光線要跑十億年，這是電影里面另外一個(gè)挑戰(zhàn)：黑洞存在，離我們很遠(yuǎn)。

　　以下為對(duì)話實(shí)錄：

　　主持人：

　　謝謝，非常精彩，有一句話這些年挺流行的，叫停下你的腳步，等等你的靈魂。其實(shí)我們創(chuàng)變也好，創(chuàng)造新的商業(yè)價(jià)值也好，如果我們的終極結(jié)局就是無(wú)有的話，其實(shí)你在整個(gè)創(chuàng)造的過(guò)程都是沒有什么意義的，我想還有一點(diǎn)時(shí)間，大家可以和張教授，可以交流一下，之前我先近水樓臺(tái)，我先提個(gè)問(wèn)題，昨天晚上臺(tái)灣誠(chéng)品的吳青友講了一個(gè)笑話，有一個(gè)哲學(xué)家到了北大，不是你們清華。

　　張雙南：

　　北大水平就是比清華高。

　　主持人：

　　哲學(xué)家進(jìn)門的時(shí)候，那個(gè)老先生問(wèn)他，他說(shuō)你從哪里來(lái)的，你到哪里去啊，你來(lái)干嗎的，這是三個(gè)人類的終極問(wèn)題，我很好奇，張教授你能不能也說(shuō)說(shuō)這個(gè)終極問(wèn)題，你是從哪里來(lái)的，將到哪里去，來(lái)這里干什么，大家再準(zhǔn)備問(wèn)題。

　　張雙南：

　　我從北京來(lái)的，來(lái)參加綠公司年會(huì)，明天就回北京去，開玩笑，確實(shí)回答不了，你剛才講的問(wèn)題確實(shí)回答不了，今天上午也是在這個(gè)地方王俊博士講基因改變?nèi)祟?，我?wèn)他這個(gè)問(wèn)題，從他們做基因的研究角度來(lái)講，人和黑猩猩的基因的差別只有1.6%，但是人和黑猩猩很不一樣，所以人為什么是人，從科學(xué)角度來(lái)講，從宗教角度來(lái)講，人的來(lái)源是另外的，從科學(xué)的角度，進(jìn)化論的角度，人為什么是人和黑猩猩為什么不同，我們不理解，這是根本性的問(wèn)題，人從哪里來(lái)的，人從黑猩猩來(lái)的，人怎么跟黑猩猩不一樣了，其實(shí)我們并不真的知道，這里面是由于我們現(xiàn)在科學(xué)上這塊關(guān)于人的精神，人的靈魂，人的感情這塊，我們還不能夠完全理解，所以你問(wèn)我這個(gè)問(wèn)題，你也知道我沒有答案對(duì)不對(duì)，回答不了，到哪里去，最終人類結(jié)束了之后，這個(gè)靈魂在哪里，有沒有，確實(shí)是沒有答案現(xiàn)在，從科學(xué)上沒有答案。

　　主持人：

　　去年丁肇中博士，我們也和他有一次近距離的交流，他是和您這個(gè)領(lǐng)域很熟悉，我第一次聽他講一個(gè)事，他說(shuō)我們今天看到的宇宙物質(zhì)只是大概不到6%。

　　張雙南：

　　4%。

　　主持人：

　　4%，那96%是處在暗物之中和暗能量。

 

　　張雙南：

　　這個(gè)目前是科學(xué)界的主流理論。

　　主持人：

　　第二個(gè)，我剛才偷學(xué)的是，張教授說(shuō)，這個(gè)世界上不僅是四維空間，有五維，有證據(jù)證明可以達(dá)到11維，如果這些維度的空間都存在的話，其實(shí)神跡奇事完全是可能的，庫(kù)波掉下去會(huì)粉身碎骨，萬(wàn)一有上帝救他，讓他免于受害呢。

 

　　張雙南：

　　那個(gè)五維的盒子就是上帝放在那兒的。

　　A：

　　張先生，您剛才講到現(xiàn)在最大的難度就是從引力和原來(lái)的三種作用力的統(tǒng)一，您現(xiàn)在覺得是不是，我想知道的是，現(xiàn)在這兩者之間的融合挑戰(zhàn)，到底在哪里，還有一個(gè)是不是因?yàn)槲覀冊(cè)诘厍蛏?，如果我們?cè)趧e的星球上，或者在宇宙別的哪個(gè)點(diǎn)上，是能夠有統(tǒng)一的，這是一個(gè)問(wèn)題。第二個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲沂菍W(xué)人類學(xué)的，上午王俊博士聊的，我想了解的是，現(xiàn)在我們目前國(guó)內(nèi)關(guān)于這個(gè)，您這個(gè)領(lǐng)域里邊的，好的科普形式應(yīng)該是什么樣子的，我們大部分人的東西，有什么樣的方式讓更多人得到理解，比如現(xiàn)在做的量子通訊，是不是跟您這個(gè)有點(diǎn)相關(guān)性，這兩個(gè)問(wèn)題。

　　張雙南：

　　第一個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在為什么還沒有統(tǒng)一，有些人認(rèn)為統(tǒng)一了，比如剛才王總提到的11維的時(shí)空理論，做這些理論的人認(rèn)為在這個(gè)理論框架之下，是把引力和其他的三種物理規(guī)律統(tǒng)一了，但是問(wèn)題在于，這個(gè)統(tǒng)一沒有得到任何實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，這是他的一個(gè)問(wèn)題很多人認(rèn)為，沒有統(tǒng)一的原因也是在這個(gè)地方，我們現(xiàn)在沒有辦法通過(guò)實(shí)驗(yàn)上來(lái)找到一些合適的數(shù)據(jù)，來(lái)把它們統(tǒng)一起來(lái)，難在什么地方，在宇宙當(dāng)中，凡是引力起作用的地方，量子效應(yīng)都非常的弱，凡是量子效應(yīng)、量子物理起作用的地方，比如原子里面，引力非常的弱，唯一一個(gè)地方，量子效用也很強(qiáng)，引力也很強(qiáng)的就是黑洞的中心，所以電影里面才讓庫(kù)波到那兒去，那個(gè)地方很強(qiáng)。另外一個(gè)地方，宇宙上已經(jīng)不存在，就是宇宙大爆炸的時(shí)候，那個(gè)時(shí)候當(dāng)然引力也很強(qiáng)，量子效應(yīng)也很強(qiáng)，但是已經(jīng)是歷史了，所以現(xiàn)在這個(gè)困難是困難在這個(gè)地方，因此也還沒有解決。

　　有沒有希望解決呢？還是有希望解決的，讓庫(kù)波去那里面不是辦法，我們知道讓誰(shuí)去，誰(shuí)也不干，而且沒有保證他能出來(lái)的情況之下，你讓他去，誰(shuí)也不干，辦法是什么，辦法第一，我們能不能造出來(lái)一個(gè)機(jī)器，比如說(shuō)大型的加速器，在地球上面能夠重復(fù)宇宙大爆炸時(shí)期的情況，如果能重復(fù)的話，可能通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)了解。第二，我剛才講的宇宙早期的時(shí)候，曾經(jīng)是這樣的，留下很多東西，從痕跡里面能不能找到這個(gè)引力和量子統(tǒng)一的一些蛛絲馬跡，主要從這兩個(gè)方面。

　　另外一個(gè)途徑，會(huì)不會(huì)廣義相對(duì)論就是錯(cuò)的，也是有可能廣義相對(duì)論并沒有在所有的地方都得到驗(yàn)證，所以我們希望在所有能夠驗(yàn)證廣義相對(duì)論的地方都看看，如果最終它確實(shí)是對(duì)的，那你必須想辦法統(tǒng)一它，如果它是錯(cuò)的，可能我們需要另外一個(gè)引力理論，這是幾個(gè)不同方向，是大家都在做的，我做的是最后這個(gè)方向，就是說(shuō)在各個(gè)地方來(lái)驗(yàn)證廣義相對(duì)論是不是對(duì)的，做這個(gè)事情。剛才講的科普的事情，您可能不知道，王總自己造了一個(gè)天文臺(tái)，做科普活動(dòng)，這顯然是很有效，但不是人人都有那么多錢造天文臺(tái)，這個(gè)事情不是人人都能做的，所以我覺得，最好的辦法其實(shí)是學(xué)校里面的教育，我們?cè)诮逃锩嫫鋵?shí)中國(guó)人，這個(gè)扯的有點(diǎn)遠(yuǎn)，我們的教育實(shí)用主義的特色特別的濃厚，有用的東西才教，沒用的東西不教，這個(gè)非常的濃厚。

　　比如說(shuō)自然科學(xué)常識(shí)這些東西，在西方知道，從一開始上學(xué)，一直到大學(xué)畢業(yè)不斷的有這些同類的比較常識(shí)性的科學(xué)的課，包括生物、天文、化學(xué)常識(shí)類的課一直有的，咱們這塊比較少，靠你我到這兒做講座，那兒做講座，效果不大，重要的是從教育根上做這件事。

　　主持人：

　　最后一個(gè)問(wèn)題。

　　B：

　　張教授您好，完全門外漢，非常想知道的您對(duì)現(xiàn)在流行的小說(shuō)《三體》，還有前面一個(gè)電影叫《超體》，您的評(píng)價(jià)，里面有多少是硬科幻的東西？

　　張雙南：

　　首先我確實(shí)沒有看《三體》這本書，我是想看，我也把它下載到手機(jī)里面了，看了一會(huì)兒看不下去，就沒有看完，看一個(gè)東西得有什么東西吸引你，電影一開始文革的東西，我看了不是特別感興趣，就沒有看過(guò)，但是我有同事是很認(rèn)真看了《三體》的，他們說(shuō)寫的還是不錯(cuò)的，漏洞有沒有，很多，但是總的來(lái)講，他們覺得還是相當(dāng)不錯(cuò)的，我是沒有仔細(xì)去看，但是《星際穿越》我仔細(xì)推敲了，三體我沒有看，但我有同事說(shuō)弄的不錯(cuò)。

　　B：

　　還有電影《超體》。

　　張雙南：

　　我沒有看，我看電影和書的時(shí)間非常少，我看《星際穿越》是由于人家讓我講這個(gè)電影我才去看的，差不多是唯一的一次是我一個(gè)人到電影院去看了一部電影，其他總是有另外一個(gè)人跟我一起，或者另外幾個(gè)人。

　　主持人：

　　非常感謝張教授，拿出這么多時(shí)間跟我們分享，最后我也說(shuō)幾句，其實(shí)我認(rèn)識(shí)很多像張教授這樣的科學(xué)家，其中南京紫金山天文臺(tái)的首席科學(xué)家叫常靜，今年要在11月發(fā)一個(gè)衛(wèi)星，是研究暗物質(zhì)的，如果說(shuō)他真的能夠成功，在宇宙中捕捉到暗物質(zhì)的話，有可能拿到中國(guó)第一塊諾貝爾獎(jiǎng)的，有這個(gè)可能，但是一個(gè)好消息是，我們尊敬的張教授也有一個(gè)計(jì)劃，他的那顆衛(wèi)星大概在明年發(fā)射，是研究黑洞的一顆衛(wèi)星。其實(shí)這個(gè)事情也表達(dá)著另外一層特別的意義，就是當(dāng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大，達(dá)到一個(gè)程度，成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的時(shí)候，和中國(guó)相匹配的是科技、文化這樣的成功，以及對(duì)社會(huì)對(duì)人類的影響力。所以我們真的為有像張教授這樣的科學(xué)家而感到非常的驕傲，我們也特別用熱烈的掌聲，對(duì)我們中國(guó)這一代偉大的科學(xué)家給他們以贊許。

　　此外，我也有一個(gè)感觸，和這么多科學(xué)家在有些交流之后，有一個(gè)很明顯的感動(dòng)，其實(shí)我們對(duì)宇宙的了解是萬(wàn)分愿意的，這個(gè)奇妙的宇宙，太陽(yáng)與地球的距離，月亮和我們之間的關(guān)系，或太陽(yáng)系之間的奇妙的構(gòu)造，如果完全是偶然，其實(shí)是神經(jīng)病才相信的事，盡管我們不能夠確定，不能用科學(xué)的理論或者實(shí)踐來(lái)證明，但是我們相信宇宙間真的是有一個(gè)設(shè)計(jì)者。對(duì)我們的現(xiàn)實(shí)意義來(lái)講，我覺得我們就應(yīng)該在今天有一顆敬畏的心，對(duì)不可知的力量懷著一顆敬畏的心，做好我們當(dāng)下的事，好，感謝各位的參與，謝謝大家，謝謝張教授。