湮灭 湮灭 7.1分

湮灭中涉及的物理,数学,生物,哲学专业知识

LPP
2018-04-17 看过

1. 这部电影对于观众的专业背景要求非常苛刻,适宜观影人群主要为拥有生物、物理、数学、哲学以及其它理科相关专业背景的观众。否则这部电影会变的异常难懂以及不知所云,以至于大大降低观影体验。本文作者将站在一个理论物理专业理科生的角度,介绍我所能理解的专业背景知识。

2. 闪烁(The Shimmer)的本质:电影中的科学家们对闪烁的本质也有许多推测(比如高维空间。但其实,电影中导演已经给了我们足够的信息告诉我们它究竟是什么了。首先影片开始,调查员问Lena她是如何活下来的,提到了一个重要的信息:她所带的食物只够两个星期但她却在里面待了一个月。而电影之后,Lena从进入到出来的时间在她视角里也是差不多两周(离开同伴的时候是第六天,加上两天到海岸,然后到摧毁灯塔)无论怎么算都无法得出一个月的结论。所以这里隐含的信息是,闪烁里的时间流逝速度和外界是不一样的。作为学理论物理的人,自然意识到:产生这一现象的唯一原因就是一个强引力场(广义相对论中叫做“引力的时间延迟效应”又名皮夏罗效应)具体来说,广义相对论认为引力就是时空弯曲(很多教科书上说引力导致时空弯曲这句话其实是错的,因为引力在广义相对论中就是时空弯曲,时空弯曲也就是引力它们是全同的概念之间没有因果关系),而时空弯曲导致强引力场附近的时间流逝不均匀,也就是时间变慢。根据广义相对论,固有时比坐标时正比于根号下的引力场度规,如果用史瓦西半径来表示的话:

其中Rs是史瓦西半径(即质量为M的物体形成黑洞的最小半径)

如果影片中给的数据是精确的话,我们假定Lena来回一共花的十六天在外界看来是一个月(评论里有人说是四个月?可能记错了?不过应该不会影响结果的数量级),我们可以估算出这种强度的引力场是由一个密度是地球的10^10倍左右的物质所产生,改密度已经接近中子星密度的数量级。并且那个引力场是一个局域的以气泡为边界的强引力场(虽然现代物理还无法将引力场局域,但理论上借助统一场理论其实可以做到)。 因此许多闪烁内的现象就得到了解释,强引力场往往对应着强电磁场,使得指南针和其它通讯工具失效;另外强引力场引起的逆康普顿效应以及韧致辐射笼统来说都可以称为“折射” ;最重要的是,强引力场附近往往伴随着单光子和双光子的产生和湮灭,而湮灭(Annihilation)就是这部电影的片名。

3. 分形(Fractals):影片当中Lena走进靠围墙的地方墙上都会有很多植物,以及那个死亡的士兵体内生长出细胞的形状。我当时看到就觉得,这玩意怎么那么眼熟。后来仔细一想,这不就是分形吗!分形指的是具有自相似性的图形结构,简单来说就是无论放大多少倍局部的形状和整体的形状都是一样的。物理数学和生物专业的一定相当熟悉。数学上有威尔斯特拉斯曲线,物理学上有Bifurcation Diagrams分叉系统 和Boolean automata network(布尔自动机网络,(我前几天在系统复杂性这门课才刚学到),生物学上有珊瑚的形状以及动物肺的结构。这些都是分形。而分形的本质就是非整数维度的图形(比如在三维空间中的谢尔宾斯基海绵的维数是2.7268维。

威尔斯特拉斯曲线
Bifurcation Diagrams
Boolean automata network
Animal Lungs(是不是和影片中的植物长得一模一样)

4. DNA折射:其实本质上就是基因工程,这是本片中最不科幻的部分了,因为事实上那些DNA的重组在某种程度上就是现代生物学可以做到的事情,只是在影片中把它的过程简化速度加快。现代生物进化理论的最基础结论之一就是“进化的本质就是种群基因库和基因频率的改变” 这也就是为什么影片中提到的“它不是在毁灭,而是在改变” 闪烁通过DNA的折射加速了所有物种进化。这里其实蕴含了对于现代医学的隐喻:现代医学对于基因层面的修饰筛选与改变已经让人类能左右生物进化了。原本生物的进化是上帝的工作,电影中DNA折射也是外星人拥有的接近“神的力量”所产生的超自然现象,但现实中,这却是可达到的,而这正是用人之手,做神做的事情。片中的Replicants,看似让人惊悚,但克隆羊其实已经是人类几十年前就已经做到的事了,片中只是把那只克隆羊多莉换成了长着角的梅花鹿而已。

5. 特修斯之船与本体论同一性:作为哲学的经典问题,特修斯之船所问的是一艘船在海上飘着,几年间一直有零件坏掉和更换,很多年后当整艘船所有的零件都换过一遍之后,这艘船还是原来那艘船吗?换句话说,决定这艘船和原来那艘船是不是一艘船的决定性因素是什么,是零件,是设计图?还是什么。这个问题在哲学上叫做同一性问题,对于人来说,确定我是我的决定性因素是什么?这个问题学界都始终没有令人满意的答案,有人提出基因和表现型,但无法区分你和一个克隆的你谁是你;有人提出是连续性的记忆,但如果你失忆了就不是你了吗?; 有人提出是大脑,但你如果和隔壁老王交换了一半的大脑那么谁是你谁是老王?;还有人提出是意识,但如果你变成植物人了你就不是你了吗? 总之这一问题始终没有一个确定的答案。 影片中,那个复制出来的Kane告诉了我们他不是Kane,但那个摧毁了自己复制体的Lena却没有回答。正如那个著名的思想实验,人能够以光速运动的唯一途径就是在T1时刻在a地摧毁一个人并发送他的全部信息到B地,然后在T2时刻在B地用分子原子从新造出这个人。不同的只是片中复制的Kane并没有记忆罢了。

6. 生物进化的终极方向:影片中调查人员问道Lena关于外星人的话题时候的第一个问题是“他们是碳基生物吗?” 这个问题其实揭露了,人类大脑的局域性和有限结构必然使人类的理解能力有限,而只能用人类已经理解了的知识去揣测外星生命体的形式(比如碳基生物,或者硅基生物)。而事实上,外星生物可能既不是碳基生物也不是硅基,而是像影片中一样,一种人类无法理解的形式,我们知道他存在却不知道他是什么,他想要什么。而如果我们跳出以往对生物体结构的预测,寻找一种新的生命体结构,那么那种结构究竟是什么呢?导演已经给了我们他的答案,而答案就在影片片名中【Annihilation】【湮灭】。“湮灭”是一个物理学概念,描述的是粒子与其反粒子发生碰撞,变成纯能量(光子)的过程,霍金认为在宇宙大爆炸初期10^(-16)秒中那个热宇宙中包含了大量粒子的产生与湮灭过程,那个过程便是创世过程。 而导演想表达的正是人类进化的最终形态就是湮灭,湮灭让我们摆脱物质实体的限制变为纯能量,那时,人类遍不再被物质工具以及有限的大脑结构所限制,并且将真正有能力迈向宇宙的深处。我觉得这,是导演对于生物进化的终极方向的最终回答。细想其实也有道理,那样的生命形态真正能使人摆脱生老病死以及任何物质的缺陷,人不仅能够实现永生还满足哲学上笛卡尔所说的Perfect Being(完美实体)。(倘若真正如此,那真是能有幸见证物理学,生物学,以及哲学在本质上的统一,作为一个理论物理的学生理解到这一层面后我无比兴奋!!!)

“世界本身就是从纯能量中来,最终也会在纯能量中热寂”

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