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【DailyView网络温度计╱综合报导】2014.11.18
影迷们引颈期待的大作: 星际效应(Interstellar)终于在上周五上映了,诺 兰这次也没
有让大家失望(或许对有些人来说有,但他们只是很努力想和大家不一样),在美国目前为
止已经开出5000万美金的票房,IMDB和 Rottentomatoes的评分分别是9.0和
74%(DailyView估算IMDB应该会缓降至8.5,RT到82%左右),PTT电影版上也 是一片好雷。
一、空间?时间?时空?
五次元是什么?
Cooper“跌”进黑洞后被传送到一个五次元的立方体中,而五次元到底是什么呢?
爱 因斯坦在相对论里提出人生活在一个三维的空间中,也就是由长、宽、高组成的世界
,但这个空间并非固定不动的,就像一块果冻一样,它可以被压缩或弯曲。在三 维空间
以外还有一个不受人类控制的维度,叫做时间,所以时间并非因为人类观测才产生的值,
而是物理现象之一,而这个由时间和空间组成的架构就叫做时空 (Space-Time)。
由于我们生活在三次元空间中,所以只能观测到时间,但假如有人活在四次元中呢?或许
对他来说,所有事情都是同时发生的,过去和未来只是可以随意来去的“地方”,就像我
们随意来去台北和高雄一样(可能也是要搭个高铁之类的)
听起来有点不可思议,但我们可以假设蚂蚁 是类似二次元的生物(当然他还是三次元)
,他要爬上椅子的话必须先横的爬到椅子底下,再直的往上爬,对他来说,我们可以一屁
股坐在椅子上是非常不可思议的 事情。或者当蚂蚁在我们手上爬的时候,我们可以不断
翻转我们的手,让他从头到尾都在三次元的同一个座标点上移动,但他在平面上却已经走
了好几公尺。
星 际效应中的五次元则是加上了重力(或是可对重力作用的第五维度),所以Cooper才
能任意的控制重力影响时间,把事件视界之后的数据用摩斯密码传送给女 儿Murph。但这
到底是不是可能的呢?事实上现在超过四维的理论都超过人类可以实验验证的范围,以上
的世界只能用想像的方式来呈现,只能说这是无数种可 能之一啦。
现在最被认为有机会可以完成统一场理论(调和量子理论和广义相对论,把所有的作用力
纳入同一个物理模型)的是弦理论和他之后的许多改良 版本(如超弦理论、和M理论),弦
理论认为要完整描述宇宙需要11个维度才够,而重力场可以同时存在所有的维度(这就是
为什么他相对较弱),星际效应中 Cooper利用“拨弦”的方式改变重力,是否在暗示弦理
论呢?
二、行星不是应该绕着恒星转吗?
其 实只要把黑洞想成暗黑版的太阳就可以了(误)。若恒星死亡时塌陷到史瓦西半径以内
,就会产生黑洞。但黑洞其实和太阳一样是个拥有巨大质量的天体,所以他的 重力也会
拉扯周围的星体绕着他旋转。就像放浴缸里的水一样,所有的东西在被吸进去前会先在旁
边绕一阵子。事实上根据目前的观测,银河系的中心就是个非常庞 大的黑洞。
那黑洞不是应该是又黑又冷吗?为什么第一颗行星上有水又有光呢?因为物质在被吸进去
黑洞之前,受到强大的引力和潮汐力作用而辗压、撕裂,释放出能量所造成的。同样的,
行星上的巨浪也是因为黑洞的引力导致。
三、为什么被吸进黑洞不会死?
根据现在的理论,接近黑洞视界之前,因为空间被严重扭曲和潮汐力的关系,太空人的身
体会被拉成长长的一条,而在穿过视界的瞬间,太空人就会因为强大的重力被 扯成粒子
。虽然听起来很恐怖,但事实上整个过程大约是将近永恒的时间(对黑洞以外的人来说)
。所以说解释(之一)是:在Cooper被吸入黑洞的千万年 中,被拯救的人类发展出高度
的文明,知道一切未来和过去的必然后,引导Cooper传送出重要的黑洞资讯。
那之后为什么不干脆把Cooper送回他年轻的女儿身边呢?因为这样在时间座标上就会出现
两个Cooper,所以他们只能把它传回他和Amelia分离的那时候,因此他和Amelia才会维持
同龄。
四、最后的太空站是什么回事?
推 测在解开重力的方程式之后,地球上的人类借由新的科学突破开发出反重力的装置,
并借此离开地球。而至于为什么会上下颠倒,除了诺兰很不要脸的想要致敬自己 的全面
启动以外,其实圆形的转动也是利用离心力仿造重力的方式之一。这招最早在库伯力克的
2001: 太空漫游就有出现过。
五、五次元生物到底是谁?
剧情中并没有明确说明到底是谁在帮助人类。Cooper在五次元空间中说是未来的人类在帮
助自己,但这也只是他的堆测。改变重力和放置虫洞的可能是别的生物,也有可能是所谓
的神。
至 于为什么要用这么隐晦的方式,可以解释成不同维度的存在无法在空间上互相干涉,
就像我们的手伸不进一张纸里面一样,而唯一可以广泛延伸到所有维度中的力就 是重力
,所以就算再神通广大,未来人也只能借由重力“干涉”过去(事实上是“完成”过去)
,不然的话送只机器猫岂不是轻松很多?
六、Cooper传回去给女儿的讯息是什么?
这 就要先解释为什么老Brand解不出反重力的方程式(又或许是统一场理论的方程式,片
中并没有完整交代),就像我们要求XY的值,一定要先知道关于X和Y 的某种资讯才行。
例如X+Y等于多少、X-Y等于多少,这样才有办法求解,而当Brand解方程式时遇到的问题
是,由于黑洞的事件视界(event horizan)以内是无法观测的(因为连光线都会被吸入),
所以他缺少了重要的数据来解出控制重力/统一力场的方程式,就像知名物理学家霍金说
的, “The Blackhole has no hair.”(虽然后来霍金承认他的理论错误,黑洞会借由释
放辐射将吸入的讯息喷回太空,但基本上奇异点依然无法观测)。
Cooper传送给Murph的就是Tars进入事件视界后蒐集到的资讯(不要问资讯内容是什么,这
大概没有人可以回答) 让她可以解开Brand留下来的方程式。
七、为什么第一颗星球上的几个小时等于23年?
就 像一开始提到的,宇宙间的维度像果冻一样可以扭曲,时间也不例外。假设有一辆高
速行驶的火车,车上每隔一秒向天空打一道光,陆地上的观测者看到光的时间间 隔会大
于一秒。相对于火车上的人来说,光一直都是向上前进的,但相对于陆地上的人来说,光
是往斜上方前进,但由于“光速”是固定不变的值,但光穿越的空间 不同,所以时间也
必须跟着改变,才能维持同样的光速。
这样的现象就称为引力时间膨胀(Gravatational Time Dilation),加速度只是产生引力
场,重力本身就可以造成时间膨胀的效果,而第一颗行星因为离黑洞很近,所以引力时间
膨胀的效果非常显著,导致Cooper只是在上面冲浪一下就当爷爷了。
八、未来的人可以拯救自己的祖先!?
有名的祖父悖论说,假如一个人穿越时空回到过去杀掉了自己的祖父,那他就不会存在,
但是这样就又不会有穿越时空杀掉祖父的情形,所以他又可以再次穿越时空去杀了自己祖
父(是有什么深仇大恨)如此一来就陷入了因果的无限循环,所以时光旅行是不可能的。
另 外有些理论可以用来解决祖父悖论的问题,其中一个是平行宇宙论,如果有人杀死了
自己的祖父,那只是开启一个杀死自己祖父的平行宇宙而已,祖父和自己还活着 的宇宙
依然存在。另一个是命定悖论,认为已发生的事情是绝对不可以改变的,假如时空旅行者
杀了他的祖父,他最后会发现他杀死的其实是冒牌的祖父,或因为种 种理由而杀不死他
。
至于Interstellar呢?或许对超越4维空间的存在来说,讨论因果没有意义,因为所有事
情都是同时发生的。就像Cooper一开始和Murph说 的,Murphy's Law means anything
could happen will happen. 或许这是诺兰自圆其说的伏笔吧。
九、为什么一定要选Cooper?
这其实前面或多或少都解释了一点,例如高次元无法直接进入低次元,就像手无法伸入图
画一样。又例如以命定悖论的假设来看,Cooper对能穿越时空的人来说必须要是拯救他们
的人,因为这是已经发生的事情。
另 外还有一点是Cooper自己在立方体间提到的:他们找不到传递讯息的时机。为什么会
如此呢?我们知道面是由无限个线所组成,三度空间则是由无限个平面组 成。对那些人
来说,要找到恰好的传送讯息的moment,就像要在一张无限大的稿纸上找到一条特定的线
一样。这么困难的工作,还是只有Cooper这个变 态把拔有办法完成了。
十、虫洞是什么东西?
DailyView 在调查的过程中发现,不少观众把虫洞和黑洞搞混了。前面有提到黑洞是死亡
(燃料用尽)的天体在空间中无限塌缩所形成的。黑洞从上世纪80年代至今已经陆续 有
许多观测证实存在。然而虫洞则依然停留在理论假设的阶段(虽然已经有研究显示可能可
以在次原子粒子泡沫中制造虫洞,但那也只是量子尺度的存在),像前述 所说,时空是
可以弯曲的,那受到质量影响弯曲的时空,会不会在某个地方叠合在一起呢?这就是虫洞
的初步假设。而假如真的有这么一个时空叠合的地方存在,只 要穿越虫洞就可以到另一
个十分遥远的地方。就像左图所示,假设沿着弯曲(一般的空间)的路径走,可能要花上
数十万年,但直接穿过时空接合的地方,就可以瞬 间到达另一个银河。
电影中Lazarus任务和先驱号的一行人就是穿越虫洞来到一个绕着黑洞旋转的星系,所以
两个洞是不一样的喔!
史上最“硬”的电影?
观察网友们提出的问题,虽然有些是针对省略过多的情节(也已经快三小时了啊!),但大
部分都是针对电影里面的物理概念。
以往的科幻电影大多带点奇想的风格, 大多以丰富的想像力吸引观众,或许星际效应是
史上第一部使用目前“理论上”可行的现象做为片中大部分情节的科幻电影(当然也有
一些属于想像的范畴)。不过 这也难怪,星际效应的科学顾问Kip Thorne可是大有来头
的物理学教授,这就不难解释为何电影中的现象几乎都找得到理论诠释。
假如星际效应唤起大家的科普魂的话,DailyView在这边推荐霍金的“时间简史”和“核
桃里的宇宙”,非常好看喔!
虽然网络上和版上对这部电影的讨论很多,但大多集中在剧情和科学部分的探讨,却常常
忽略了对电影来说更重要的事:它想要表达什么?
无 论是Hans Zimmer的磅礡配乐,或是70mm宽片幅营造的壮丽构图,以及诺兰兄弟构思许
久的故事,这些元素必须集合起来传递一个信号,就像Lazarus任务中 的一个个先驱者一
样。它是否尝试回答2001: 太空漫游中提出,关于人类未来的进化与超越的问题?它是否
相信人性才是进化不可或缺的元素?这个信号要带我们去哪?是真抑是假?而我们究竟前
往何方?
物理和剧情的问题或许容易回答,但上面这些真正宇宙永恒的谜团。