星际穿越 星际穿越 9.1分

穿越曲折人性的五维空间

左岸

《源代码》印象最深的一句话,我们不是让你改变过去,是给时间再赋值。而《星际穿越》印象最深的一句话,他们没带我们来改变历史。前者是通过时间的再赋值来获取过去的信息,来改变将来要发生的一些恐怖分子灾难,而意外的创造了新的平行世界;后者是通过维度的穿越,穿越到高维度文明的未来获取信息(量子数据,也就是让引力方程合适于黑洞附近的环境),来改变地球上将来要发生的自然灾难(也就是带全人类离开地球)。

二者的异曲同工之处,都是要改变将来要发生的不幸的事情,一个是穿越到过去,一个是穿越到未来,布兰德博士说过,时间在引力作用下是有弹性的(可以变慢,可以变快),但是时间是不可逆的(具有正向流动性),意味着历史是不可以改变的,时间旅行最多可以改变将来,这是目前最具科学实现性的物理理论。

这是一个不需要工程师、科学家、宇航员甚至不需要军队的年代,需要的是农民,因为不需要电视和飞机这些了,回到了人生存的本质问题,需要的是食物和氧气。或许是因为人类对资源的过度虚耗,人类文明就像一个圆又回到了起点,每个文明都是一个周期,这次他们要改变凋亡的命运,移民外星球,但需要勇敢的探险者。

太空旅行起因。...

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《源代码》印象最深的一句话,我们不是让你改变过去,是给时间再赋值。而《星际穿越》印象最深的一句话,他们没带我们来改变历史。前者是通过时间的再赋值来获取过去的信息,来改变将来要发生的一些恐怖分子灾难,而意外的创造了新的平行世界;后者是通过维度的穿越,穿越到高维度文明的未来获取信息(量子数据,也就是让引力方程合适于黑洞附近的环境),来改变地球上将来要发生的自然灾难(也就是带全人类离开地球)。

二者的异曲同工之处,都是要改变将来要发生的不幸的事情,一个是穿越到过去,一个是穿越到未来,布兰德博士说过,时间在引力作用下是有弹性的(可以变慢,可以变快),但是时间是不可逆的(具有正向流动性),意味着历史是不可以改变的,时间旅行最多可以改变将来,这是目前最具科学实现性的物理理论。

这是一个不需要工程师、科学家、宇航员甚至不需要军队的年代,需要的是农民,因为不需要电视和飞机这些了,回到了人生存的本质问题,需要的是食物和氧气。或许是因为人类对资源的过度虚耗,人类文明就像一个圆又回到了起点,每个文明都是一个周期,这次他们要改变凋亡的命运,移民外星球,但需要勇敢的探险者。

太空旅行起因。神秘的力量(也是墨菲空中的幽灵)将前宇航员库伯引导去了美国宇航局秘密基地,因为曾经宇航员拒绝向平流层挨饿人投弹而宇航局解散,又人们在挨饿的情况下无法容忍探索太空,只好成了秘密基地。

老教授给库伯灌输了一些植物慢慢的枯萎(也是说将会没有食物与氧气),意味这人类来要移民新的星球,他提出了A计划:利用离心机原理在太空建立一个巨型太空站,可是问题出在地心引力,没法将一定数量人类带离地球。

于是有了B计划:带着五千受精卵以代孕方式移民外星球。老教授告诉他等他回来,他就差不多解决重力问题了,让他先去探索新星球(为人类寻找新家),于是他带着拯救世界的心(其实也是为了解救他的儿女,这也是人性之本)和另外三个博士去了有三个可能适合人居住的星球,通过“他们”(也是未来人)放置的虫洞去了一千光年以外的外星系。

在这里我用自己理解的方式解释一些物理名词,便于对剧情的深入了解。

虫洞。记得以前大家都遇到过蚂蚁爬行圆柱体如何以最短的方式吃到米粒的数学问题,都是将圆柱侧面长方形展开连接两点,来计算最短距离。其实我们这样计算是将蚂蚁看作是二维生物来计算的,也就是说蚂蚁生活在一个曲面的二维长方形里,以蚂蚁的思维方式那样确实是最短,因为蚂蚁没有三维的空间概念。

但是有些调皮的孩子会说那不是最短距离,蚂蚁可以在它与米粒之间打洞转到米粒那里,这才是最短距离。

于是题目加了不准打洞的漏洞,蚂蚁科学家如果掌握了三维空间理论,他们打洞去吃米粒也就是二维世界的虫洞了(也是吃米粒的捷径),二维的虫洞是一个“圆”的样子,那么我们三维生物的捷径是什么,同理我们三维世界仍具备虫洞,只有三维生物掌握了四维空间的理论才能制造出虫洞,也就是在时空扭曲下形成的“球”状物。

它是放在土星附近,并非我们的科学家制造的而是未来人放置的,通往新家园的捷径。

太空旅行遇到的困难。他们选择了最有希望居住人的米勒星球(有水和有机物),在绕开时间转化区去了米勒星球(浪费燃料节省时间),但是布兰德忽略了一个问题时间变化问题(也就是一天相当与7年的时间),其实米勒在登陆这里几小时已经被巨浪打碎了,信号在不断重复发送而不是最初发送,因为地球相对这里时间变慢了,所以布兰德以为她在这里生存了很久,于是比预计耽搁了一小时多,回到徘徊者号实际时间是过去了二十三年零四个月(浪费十年时间),害的黑人博士研究了二十多年黑洞,但无法将信息传回地球,只能接收信号。

人性的考验。在进入曼恩星球时,影片重在刻画人性,几个博士都在协作探索人类未来的希望,但是都各怀鬼心,因为他们不能跨越人性自私的障碍。库伯的私心是回去和儿女团聚而拯救他们;布兰德的私心是以爱的名义去找她的男朋友艾德蒙斯;曼恩他面对黑暗选择了妥协(因为他是智者,那首诗的暗示),将所有人骗去他的星球除之并自己接手他们的任务。

老教授则撒下弥天大谎,其实在二十年前他已经推导出引力方程式,只是它需在时间为恒定值下成立,没有黑洞的量子数据是不能合适黑洞附近的物理环境的(黑洞附近时间受引力有了弹性),他牺牲自我人格来拯救种群的延续,从来就没有想过去执行A计划。

这里将人性刻画得淋淋尽致,尤其是曼恩博士在求生本能的支配下,设计了惊天的谋杀计划,为了不让机器人说真话而拆毁它,并给其装上约束炸弹,一旦去破解其记忆就会爆炸害死黑人博士,并极限反杀库伯,闪现逃走,没想到库伯丝血复活和布兰德回到太空,曼恩架另一艘飞船回来试图与耐力号强行对接,导致没有旋转的徘徊者号高速旋转,自己坠机自毁。

Tars机器人的诚实率是90%,剧中一直在强调诚实,其实90%也是人的诚实率,多数人隐藏了那10%,也是隐藏了人的本性,因为人要圆滑,Tars实际知道最多的,事实上它知道了A计划的弥天大谎,也最早发现了曼恩博士的谎话,所以提前摧毁了自动对接程序,也阻止曼恩对他们的太空放逐。

对接疑问。其实耐力号母舰是一个设计很独特的飞船,由12个间隔舱组成环形飞船,飞船在直线飞行时一直在自转,每分钟5转,也就是以做圆周运动的向心力来提供飞船里的模拟重力,刚好提供1g的重力,这和A计划的巨型空间站的模拟离心机原理一样,通过向心力提供模拟重力,很科学的原理(看到许多新闻经常报道离心力,这是缺乏常识的表现,物理中其实就没有离心力,只有离心现象,在向心力不能足够提供圆周运动时,才会出现离心现象,向心力也只是效果力)。

影片中的对接很艰难,因为之前耐力号是相对静止的,由于曼恩导致失去平衡,不但在加速直线前进并同时高速自转,此刻库伯的徘徊号要对接,必须要加速到和耐力号相同加速度运动的加速运动状态,并且同时要以耐力号的环心为圆心做绕圆高速旋转,所以是几乎不可能的任务。

巨浪的形成。地球上有潮汐,是因为月球绕地球公转,对地球有了一定的引力,产生了潮汐,我简称这种效果力为潮汐力,米勒星球的巨浪,是因为受黑洞附近引力形成,黑洞的引力极大,所以几尺海水就形成山一样的巨浪,为何引力不能撕毁地表,因为海水是流体所以引力效果明显。

引力弹弓。我尽量通俗的描述,其实是利用了牛顿第三定律,作用力与反作用力。力的作用是相互的,我拿个比喻来说,引力弹弓就像拔河比赛的整个系统,整个系统动量合为零,所以相对是静止的,如果一方放手,另一方会由于反作用力,消失失去平衡,向后运动一段距离。

这就是引力弹弓,但是前提是在黑洞的引力场里完成这一理论,就像在拔河中忽然刮起了10级大风。形成一个风场(类似引力场),如果失衡一方反向风场方向运动,这一反作用力会更具效果,可以帮这一方逃逸出风场,同理帮耐力号逃逸出引力场。

但是剧中确实有些牵强,因为黑洞引力是极大的,飞船内部的系统的作用力相对引力微不足道的,根本逃不出黑洞引力场而节约能源。相当10级风的威力再翻几千倍,人是根本逃不出风场的——想到《星际穿越》毕竟是科幻剧,我们也就不追究这些了。

五维时空。最让人惊讶的剧情反转,库伯已经做好了以自己牺牲来完成人类种群的自救,其实二个人都去的话有90%的成功率,他为了百分之百的成功牺牲了自己,意外的是他进入黑洞附近,没有死反而进入了五维时空。

三维空间是四维空间的生物创造的,一切的物理理论在五维时空无效,五维时空的时间是一种实体,就如同用时间刻度尺子可以测量一样,因为比我们多了一个空间维系,我们无法感知它的形态,就像蚂蚁无法理解我们的三维空间一样,每一个三维空间在五维时空相当一个面的存在,你可以观察到任何的一个时间点(过去或现在或将来)。

但是在固定时间点没有一个确定的位置信息,因为多了一个维系,所以在一个时间点你有无数的(不是任何,因为只是多了一个维系)状态,也就是说你有做无数种可能的事情,也许在打球或者看书或者睡觉,四维时空(也就是我们的世界)只是五维时空的一个投影而已,才出现了我们世界的这一确定位置,所以不同维度不能直接交流,因为同时间点没有确定的位置,只能靠引力传递信息(也就是“幽灵”,其实是库伯)。

在超弦理论中,其实有个六维时空,就是时间并非一条线的存在,为了对称性必须增加一个空间维度,两条时间线并存的时空,也就是时间是以一个面而存在,这种情况的六维时空,时间旅行到过去才最具说服力,不过毕竟这只是理论。

库伯通过引力以摩尔斯码方式传递出量子数据,以便使老教授的引力方程条件成立,将全人类带离地球来到创建的空间站生存,之后五维时空的人关闭超立方体,库伯被扔出五维时空,被空间站救下,结果他比女儿更年轻,因为他进入五维时空,那里的时间相对地球度过的很慢,尽管在小时候传递了信息,到了女儿长大才接收到。布兰德在艾德蒙斯星球成功移民,使人类种群繁衍,真是两全其美。

他们没带领我们来改变历史(潜意识是说改变将来),“他们”也就是高纬度文明的未来人,也是布兰德星球的后代人。这里就出现了一个哲学问题,到底是未来人架设了虫洞让我们去了外星系成了未来人,还是我们先以其他方式成了未来人,才架设虫洞让我们去了外星系——也许,这就和鸡生蛋、蛋生鸡一样,没必要搞清谁先谁后,是一个悖论。

文中提到时间不可逆性,这其实是很科学的,事实说明即便穿越时空也不能改变过去,其实能量也是不可逆的,根据能量守恒定律,一开水杯水变凉,散失的能量是不能可逆回去的,不可能将冰水变热,永动机也不存在,宇宙整个过程其实是熵在增加的过程,所有宇宙会变得越来越混乱(从有序变为无序),能量也一直散失,整个过程不可逆。

相对论的质能方程式也与之不谋而合,可以这样理解,狭义相对论中在相同惯性系下质量与速度成正比,方程将质量与能量统一起来了,质量是物体含物质的多少,也就是物质和能量是可以互相转换的,宇宙发展过程其实也是,能量一直在流失,也就是物质转化成能量流失的过程。

黑洞也是一个天体是远大于恒星的天体,由于外表冷却密度变小,外表的物质转化成能量流失,球心的密度过大,导致外部承受不住球心的引力坍塌形成黑洞,其实在地球很早以前也是一个类似恒星的天体,由于衰老外部冷却,形成了地球,下一步面临地表坍塌(因为外部迟早承受不住地心引力),地表的地震是一个释放能量的过程,也是一个天体灭亡的演绎。

其实影片有许多不合理的地方,比如,黑洞附近存在的星系几乎不可能,因为由于引力过大迟早会被黑洞吞噬;靠引力弹弓摆脱黑洞(上文已分析);飞船在太空运行的动力并非燃料也要助燃的液氧;其次有一段徘徊号脱离耐力号,这一段宇航员应该是失重状态;其实,用量子数据建立巨型空间站,比摆脱地球重力带全人类离开更合理……

归根结底,《星际穿越》只是一部电影,它已经做得足够好。

剧情有三次反转,其一曼恩博士的谎言,其二老教授的弥天大谎。其三库伯在自我牺牲时进入五维空间传递信息。这三次反转真的让我很震撼。而且用简单的解释,让我们普通人也明白极其深奥的物理知识,《星际穿越》的科普价值也是值得肯定的。

记得当初看到翻译的俗套片名,我以为又是一出《星球大战》系列,害得我迟看了一年电影,有些东西往往不是表面你想象的样子,其实只要以自己的逻辑理解了电影就行,并非人人要有一样的想法。科幻电影总是在超前着科学,科学一步步地在实现科幻电影的设定。或许人类已经自大到以为无所不能,总认为掌握了绝大数真理,可有时想想——我们的世界也许不过只是高纬度文明创造的一个游戏而已。谁知道呢?宇宙如此的奥秘,总有一些未知的终极性难题留给我们一生一世去追寻。

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