上期我们一起探索了《星际穿越》中有趣的三个小问题，那这一期我们继续来探索星际之旅吧！
一. 什么是黑洞？影片中的黑洞是怎么来的？
2019年4月10日，“事件视界望远镜”(EHT)项目发布人类史上首张黑洞照片，由欧洲南方天文台提供，人类史上第一张黑洞照片揭开了神秘面纱。以下是当时火遍全网的黑洞的照片。
而影片《星际穿越》中曾经出现了史上最接近真正的黑洞的照片。诺兰导演是有超能力吗，为什么他能画出这么近似的图呢？事实上，诺兰导演与2017年荣获诺贝尔物理学奖的基普索恩教授一起通过当时所有的资料推导合成计算出来的结果，索恩教授说：“我不确定我所推断的黑洞是不是真的是这样，但是我确定百分之九十的推断是正确的”。的确后来黑洞真实照片与他们合成的十分近似。
那么黑洞的定义到底是什么呢？
下图是影片中出现的黑洞照片
黑洞并不是字面意思的一个洞，而是一个存在于银河系中心一个完全黑暗的球体，广义相对论表明，大质量恒星在晚年发生强烈引力坍缩后，会把自身挤压成一个黑洞。黑洞很特别，它们的质量集中在中心的无体积奇点。而该奇点会强烈弯曲周围的空间，使得光在一定范围内无法逃脱出去，所以黑洞是无法通过电磁波直接观测到。黑洞的表面被称为事件视界，这是黑洞内外的时空界限。
在某些情况下，黑洞可以间接发光。黑洞产生的强大潮汐作用会把靠近它们的任何物体都给撕碎，这些碎片就会绕着黑洞旋转，形成一个吸积盘。在吸积盘中的物质不断螺旋穿过事件视界掉入黑洞的过程中，互相剧烈摩擦的物质就会制造出强大的电磁波，从而使吸积盘发光。
在《星际穿越》中，卡冈图雅黑洞是一个质量为太阳1亿倍的超大质量黑洞，在它周围有一巨大的发光吸积盘。我们所看到的其实是黑洞周围的吸积盘，而不是黑洞本身。
黑洞是一种非常神秘的天体。它的体积很小，但密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨甚至更高。由于它的密度大，所以引力也特别强大。不管什么东西，只要被它吸进去，就别想“爬”出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力。光也无法从里面发射出来，而人要是从脚着地的接近黑洞，引力会将人从脚开始拉伸弯曲，直到不复存在。
在外太空，当你可以聚起非常多的质量，就像在一个超级巨大的恒星，引力就会变得越来越大，越来越大，最终物质对自身施加压力无法承受，然后一切突然塌陷，并产生一个大爆炸，一些东西被吹走，但剩下的塌陷成一个黑洞。
黑洞绕着它的轴线旋转，将它周围的空间的恒星和行星拽到飞快旋转运动的轨道上，越近，引力就增加的像激流，以至于没有什么能逃脱，就像被拖进野兽的心脏，并永远消失。
二. 什么是虫洞？
虫洞，它们是科幻片的基本特征，但是它们都基于真正的科学，爱因斯坦的相对论定律，规定了时空的弯曲，他们说虫洞可能存在，可以存在，所以这一直可以追溯到1916年。虫洞是时空可以弯曲的特殊途径。
《星际穿越》里主要展示的是广义相对论，也就是引力的理论。虫洞是从广义相对论里得到的。因为星际穿越这部电影是物理学家基普索恩要拍的，主要想在科幻电影里展示他毕生的研究成果，包括引力、黑洞和虫洞方面的。他是一个主要研究广义相对论的物理学家。
整个引力部分都是按照广义相对论来的，当然加入了一些科幻元素，比如在虫洞的尺寸上，按照他自己的计算，一个可穿越虫洞的半径至少1光年，这显然没法编进去，太阳系才1光年呢，按电影里的航天技术飞1光年要上万年，这没法编。所以索恩编了一个高维文明，他们制造了一个高维虫洞，既然是人工建造的，自然就可以忽略掉自然虫洞的各种限制。
那什么是虫洞呢？打个比方，一张摊平的纸上有A、B两点，连接两点的最短距离是直线。有没有更短距离？当我们把这张纸卷曲起来，用笔把A点捅破，伸出去再把B点捅破，只要纸的卷曲度足够大，那么将A点与B点相连的距离就可以比平面上的直线距离更短，甚至短得多。究其原因，是先前的最短距离是对于二维平面来说的，而后来的更短距离利用了第三个维度。
这就说到了维度概念。我们生存于三维空间，这三维分别是长、宽、高。一张忽略厚度的纸则是二维的，即只有长度和宽度，没有高度。假设纸上有种“二维生物”，它们懂平面几何学，知道从A点到B点的最短距离是直线。然而有一天，一支空心的笔将卷曲的纸戳穿，把A、B两点连通，这就是二维世界的虫洞。“二维生物”发现它后，进入空心笔，从A 点到达B点，便完成了二维世界的“星际穿越”。
相对论认为，时间和空间是紧密关联的，三维的空间和一维的时间组成的统一整体就是四维时空。我们所在的四维时空充分弯曲，有可能形成存在于更高维度中的虫洞。穿越虫洞，就能以远比通常的直线运动迅疾得多的方式从宇宙的一处到达另一处。
回到过去是否可能？
虫洞不但是星际穿越的管道，还可能是“时间隧道”。实验已证明，在强引力场或高速运动状态下，时间流逝会变慢。卞毓麟解释说，如果A点和B点相距20光年，而虫洞让人用1年时间就从A点到达B点，那么他就超越了光速。比光运动得更快，使人能够“追”上已逝去的光景，重见早先的情形，也就是回到了过去。
卞毓麟表示，虫洞在自然界中是否存在，科学界尚无定论，至少目前还未发现虫洞存在的证据。通过虫洞能否回到过去，也是理论物理学界争论的一个问题。反对者提出“外祖父悖论”：如果一个人回到过去，在他母亲出生前杀死外祖父，娶了外祖母，那么他到底是谁？“回到过去会扰乱因果律，而人们相信因果律是这个世界的普遍规律。《星际穿越》中男主角看到了小时候的女儿和他争吵的场景，却无法改变他当时做出的决定，避免了‘外祖父悖论’。
