《复联4》中的很多概念都和最新的科学理论的模拟和推测有联系

犹记在上一部电影的结尾,灭霸打了个响指,全宇宙一半生灵都化灰散去,连超级英雄们也不能幸免。刚刚上映的《复联
4》为了填上这个惊天大坑,很自然地用起了时间旅行这个被各种电影用烂了的梗……

作者 Michael Milford(昆士兰科技大学教授)

Peter Stratton

来源 the conversation

翻译 祖玮佳

编辑 魏潇

图片 1

连灭霸都有个退休规划….

图源:Marvel Studios

《复联
4》中和时间旅行这个概念一起的还有大量“不明觉厉”的科学术语,包括量子领域、多伊奇命题(Deutsch
propositions)、特征值(eigenvalues)和反向莫比乌斯环(inverted M?bius
strips)等等……

不过别以为电影里的这些桥段全是某个疯狂编剧拍脑袋想出来的。事实上,《复联4》中的很多概念都和最新的科学理论的模拟和推测有联系,具体原理不一定,至少电影里的科学术语不是编的。

下面就让我们来深入讨论一下量子领域、时间旅行以及特征值是否真能拯救宇宙。【注意:以下内容涉及剧透】

时间旅行入门

《复联
4》剧情发展的关键前提是,唯一能够逆转半数生灵消亡的只有致使这一结果的东西:无限原石(Infinity
Stones)。

问题在于,灭霸已经把“现在”的无限原石全部毁掉,所以这些石头只在“过去”存在。要想重新集齐六颗无限原石,幸存的超级英雄们需要进行复杂的时间旅行,分组从多个不同的时间集齐六颗无限原石。

但时间旅行真的可行吗?从 100
多年前阿尔伯特·爱因斯坦提出相对论以来,我们就知道,去往未来比回到过去更容易。

只需要以接近光速的速度移动,那么理论上,我们可以在有生之年
“旅行”至数百万年甚至数十亿年后的未来。

但到了未来之后怎么回来?重回过去这一壮举似乎要困难多了。以下是一些回到过去所面临的挑战和解决方法。

祖父悖论

去往过去的时间旅行可能会导致现实中明显的逻辑不一致,比如众所周知的祖父悖论(也被称作外祖母悖论)。

图片 2祖父悖论:杀死祖辈的时间旅行者自身也会消失。”
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{“type”:1,”value”:”图源:lilu330 / 123rf.com / Michael Milford.

如果你通过时间旅行回到过去,然后杀死了自己还年轻的祖父,那逻辑上讲你就不可能被生下来,但如果你没被生下来,就不可能回到过去杀死自己的祖父。

物理学家们将这些时间循环称为封闭类时曲线(closed timelike curve,
CTC),学界对此有几种理论解释,一些理论认为这种循环在物理上不可能实现,因此通向过去的时间旅行永远不可能实现。

但我们知道,旋转的黑洞可以扭曲时空,这点和相对论一样也由爱因斯坦提出,这也是前阵子那张人类拍到的第一张黑洞照片里,黑洞的一边比另一边更亮的原因。

《复联 4》中的时间旅行

《复联
4》中,编剧先借幸存的超级英雄们之口嘲笑了许多其他涉及时间旅行的电影,比如《回到未来》和《终结者》系列,认为我们不可能改变自己的过去和未来,所以这些电影都是胡扯。

接着,剧情顺理成章提出了另一种似乎更加现实的理论,即任何对过去的改变都会导致一个新平行宇宙的生成,也即多重时间线的分裂或分支。物理学中,这种看法被叫做平行宇宙理论。

图片 3时间旅行的一种理论认为,改变过去会导致不同未来的多重时间线的生成。”
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{“type”:1,”value”:”图源:lilu330 / 123rf.com / Michael Milford.

为了避免这个问题,复仇者们计划从过去的时间线中“借用”无限原石拿到“现在”使用,用完之后把无限原石“还”到刚刚被借走的时候。但这能行吗?

进入量子领域

《复联
4》中多次提到量子领域,事实上,现在已经出现了很多关于量子时间旅行的新型理论,其中包括一些可能解决祖父悖论的理论。

量子领域中,原子粒子更像不清晰的概率波,在那里,你永远不可能同时精确地知道某个粒子的位置和运动方向,你只知道它有一定概率会出现在某个地方。

一名叫做戴维·多伊奇(David
Deutsch)的英国物理学家将海森堡测不准原理和平行宇宙理论结合,并证明如果用概率的方式表示所有粒子,就可以打破祖父悖论。电影也提到了这名物理学家。

与微观粒子类似,通过时间旅行回到过去的人只有一定概率杀死自己的祖父,打破因果循环,且这种情况已被成功模拟。

这可能看起来很奇怪,而且电影中用到的大段科学术语似乎有点过火,不过可以肯定的一点是,真正的量子科学比漫威编剧所能想象出的还要奇怪。

那些不明觉厉的术语

影片中涉及时间旅行的片段中,有几幕充斥技术术语,其中有些不合时宜,也有些用的恰到好处。

以下是《复联4》提及的有关时间旅行的一些术语:

特征值(eigenvalues):

在讨论如何实现时间旅行时,钢铁侠托尼·史塔克(Tony
Stark)和绿巨人布鲁斯·班纳(Bruce
Banner)提及特征值。不过这在影片中更像是关于时间旅行的数学讨论中的一个例子,毕竟特征值在线性代数中是个相当低级的概念。

合理度:

用得太含混了。

普朗克尺度(Planck scale):

普朗克尺度一般用于非常小的物体。普朗克长度、时间和质量是物理学中使用的基本单位。普朗克长度是1.616×10-35米,非常小。

1单位普朗克距离是光传播1单位普朗克时间走过的距离,普朗克时间也是非常小的时间尺度。考虑到《复联4》讲述基于量子力学的时间旅行,谈谈普朗克尺度似乎并不跑题。

合理度:

相关讨论有些道理。

反向莫比乌斯环(Inverted M?bius strip):

片中关于时间旅行的术语大放送中也谈到了莫比乌斯环的反转。普通的莫比乌斯环是一个单侧曲面。把一个纸条扭一下粘起来就可以轻松地做出来。

虽然莫比乌斯环有一系列有趣的数学性质,但和时间旅行联系在一起太过牵强,作为祖父悖论的解释还是有些不高级。

合理度:

一定程度上歪曲了理论。

从科学的角度来看,作为又一部重要情节基于时间旅行的电影,《复联4:终局之战》没有太过用力地直接进入术语解释和各种时间旅行及其后果的情节,还是挺吸引人的。

尽管片中提到的一些数学术语很明显只是为了显得高大上,实际上和时间旅行风马牛不相及,电影中的情节设计还是很努力地贴近当今最顶尖的关于时间旅行的思考的,至少一定程度上是这样的。

时间旅行是最吸引人的科学概念之一,而且可能是科学家最难实现的一种。或许也因此,这个概念特别适合在超级英雄电影中担当重要情节基础,毕竟那些超级英雄们既能飞天也能进入亚原子状态,还能毁灭宇宙和改变现实。

图片 4

想到时间旅行的种种悖论,美队哭了…

图源:Marvel Studios

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