《星际穿越》剧照：初登米勒星球，浅浅的海水

电影里着陆的第一个星球是米勒星球，相信看过刘慈欣的科幻小说《海水高山》的同学会非常激动的。千米级巨浪很好地诠释了“排山倒海”的气势。这么高的浪是怎么来的？一个比较自然的解释是来自黑洞的潮汐力。（引力在星球不同部分的差，减去星球本身的加速度产生的惯性力之后，会在星球靠近/远离黑洞的两端产生拉伸的作用，譬如地球的潮汐就主要来自月球的引力）

我按照非自转黑洞的情形做了一个估算，如果星球质量和地球相等，浪高是1km的话，星球只需要呆在离黑洞中心20个天文单位就行了，这个距离上，黑洞的潮汐力远不会达到把星球本身撕碎的水平。

《星际穿越》剧照：如山的巨浪

不过影片中的浪来势之凶猛，形态之突兀，远不像一般的潮汐。在地球上，由于地形限制，潮汐有时候可以达到5米级的高度（例如钱塘江入海口的喇叭口造型），也许我们的主角们刚好降落在某个峡湾当中，迅速收缩的海底地形把平和的潮汐给“挤”成了电影中陡峭的造型。

这个解释怎么看都缺乏足够的说服力，而且在这个距离上，黑洞的潮汐力会对星球产生“潮汐锁定”——潮汐力会把星球本身拉长成椭球，对星球的自转产生力矩：

这个力矩会把星球的自转角动量转化成公转角动量，我们看到的结果就是星球会远离黑洞一小点，但自转会几乎停下来。

但自转并非完全停止，即使是月亮，虽然总是一面朝向地球，但依然会有一些摆动，构成了月球天平动的一部分；类似的效应作用在我们的星球米勒上，带来的就是周期大约1小时的（来自基普·索恩在新书里的估算）滔天巨浪。另外，即使是地球本身也会在月球潮汐力的作用下发生形变，我们称为固体潮，最大形变幅度可以达到几十厘米。这点形变在米勒星球上会被放大很多倍：大规模的地壳运动意味着强烈的海底地震，随之而来的就是更加可怕的海啸。在地球上都能达到10米级高度的海啸放到地壳运动更加剧烈、又有黑洞强大潮汐力协助的米勒星球上，“海水高山”也不再只是导演的想象了。

6、米勒星球上的时间膨胀

另一个有趣的事实是米勒星球上的时间膨胀：1小时=7年。对于无自转黑洞（史瓦西黑洞）来说，想让时间减慢六万倍，行星的轨道半径只比黑洞视界半径大一百亿分之一：行星本身的直径就已经比这个它到黑洞视界的距离大了。另外一个更严重的问题是，对于无自转黑洞，最小的稳定轨道半径是黑洞视界半径的三倍，在这个距离上，时间只会比平时慢20%而已。

《星际穿越》留守母船的罗米利教授，库珀和艾米利亚从米勒星球回到母船时，时间已过27年

难道库珀看着孩子变得比自己还老的关键情节就一定不能成立吗？只要黑洞还在转，就没有解决不了的问题。索恩在新书里提到，如果我们的黑洞高速旋转（克尔黑洞），快到只比理论限制的最大值慢一千亿分之一的话，米勒星球就能既保证六万倍的时间膨胀，又维持在稳定轨道上了。只是这样一来黑洞的视觉图像会有很大的不对称性，为了不让观众犯糊涂，影片中的是基于60%的最大自转速率绘制的。

7、库珀如何驾驶母船逃离黑洞，去到第三个星球？

利用引力弹弓效应，使母船获得更多动能。

影片高潮阶段，库珀帮助艾米利亚（安妮·海瑟薇饰）逃离黑洞也很值得一说。经过坑爹的曼恩博士（马特·达蒙饰）一折腾，母船Endurance早已没有足以回到地球的燃料，甚至单靠自身动力也没法到达第三颗星球。

库珀决定手动操作飞船Endurance环绕黑洞旋转，进行一次gravitational slingshot：借助引力弹弓效应，让飞船Endurance获得更高的速度飞到第三颗星球。“引力弹弓效应”有点类似大车撞小车，如果小车比大车轻很多的话，大车只会损失一点点速度，而小车会以大车速度的差不多两倍飞出去。这里引力就起到了“撞击”的作用：把黑洞动量的一小部分给Endurance，让它获得更多的动能。