科幻影评

基本信息
 《超体》，又名《露西》，是一部由法国导演吕克·贝松执导、好莱坞知名女影星斯嘉丽·约翰逊主演的科幻动作片。该片在中国台湾台北取景，综合美国百老汇影星摩根·弗里曼，韩国知名名演员崔岷植等。影片于2014年7月25日在北美上映。
影片讲述斯嘉丽约翰逊扮演的露西身处异国，莫名遭受毒贩的绑架。在不慎服用了一种莫名的药物之后，大脑迅速被开发，展现了截然不同的能力，最终大脑被开发到100%。相较于导演之前的科幻类型片，电影《超体》的故事和之前不同，谁都想知道大脑在被完全开发后到底会发生什么?吕克贝松也不例外。[1]
中文名超体外文名Lucy其它译名超能毒贩，超能煞姬(港)，露西(台)出品时间2014年出品公司法国欧罗巴影业，中国基美影业 发行公司环球影业（北美发行） 制片地区法国，美国制片成本$40,000,000 (估)拍摄地点美国，台湾拍摄日期2013年9月开拍导    演吕克·贝松编    剧吕克·贝松制片人Marc Shmuger类    型科幻，动作,惊悚主    演斯嘉丽·约翰逊，摩根·弗里曼，安娜蕾·提普顿，崔岷植片    长89分钟上映时间2014年7月25日（北美），2014年10月24日（中国大陆）分    级USA;R对白语言英语，汉语色    彩彩色imdb编码tt28727321电影剧情编辑25岁的露西（斯嘉丽·约翰逊饰演）是美国公民，在台湾台北市生活和工作。她受到男友的欺骗，沦为运送毒
品的“毒骡”，而这一切的幕后主使是韩国人张先生（崔岷植饰演），他是一名黑帮大佬和毒枭。一次，露西把装有天价新式毒品CPH4的箱子交给张先生。露西目睹她的男友被杀害，之后她也遭监禁，CPH4被手术缝进了她的腹部。露西和其他三名毒骡一起要把毒品运到欧洲。
然而露西由于腹部被人踢伤，毒品包装袋破碎渗入到她体内的器官和血液。不过，露西非但没有死亡，反而发现自己的体能和智能都在药物的作用下得到了飞速的提升，从而拥有了心灵感应、心灵遥感、心灵时空穿梭等不可思议的超能力，而且她能够控制让自己感觉不到疼痛。她成了一个不可不扣的女超人。
　　在轻易杀死绑架者并逃脱之后，露西去医院取出了她体内的毒品包。从医生口中，露西得知了这种药物的原理以及副作用。感觉到自己的能力在无止境地强大，露西回到了张先生的宾馆，抓住他，杀死保镖，并且从张先生的大脑中获取了其它三名毒骡所在位置的信息。露西为了更加详细地了解自己体内的毒品，联系到教授塞缪尔·诺曼（摩根·弗里曼饰演），此人或许掌握着不让露西被药物杀死的关键。
　　露西坐飞机来到巴黎，联系当地一名叫做皮埃尔·德尔里奥（阿莫尔·瓦科德饰演）的警察，来帮助她寻找其他三包CPH4的下落。在飞机上，露西喝了一口香槟，身体却在药物的作用下急剧恶化，而唯一能够保住她性命的方式就是服用更多的CPH4。与此同时，露西运用超能力远程控制了一群武装警察和张先生的黑帮成员。
　　在德尔里奥的帮助下，露西找到了其余的CPH4。在诺曼教授的实验室，露西吐

超体 剧照(18张)露了她关于时间与生命的感悟，并声称其实是人性扭曲了人对世界的感知能力。最终，余下三包CPH4也被注射到了露西的体内，她的身体变幻出一种黑色的物质，在整个实验室飘散，最终形成了一种无形无状的次时代超级电脑。她穿梭时空回到过去，和人类最古老的祖先对话。
　　正在这时，张先生和他的手下来到实验室，并且用枪抵住了露西的头部。他按下扳机，然而这时露西的超能力达到了百分之百，瞬间消失。露西的声音解释这一切：世间万物都是一体的，而存在只有通过实践才能证明。
　　露西消失了，留下来的只有她的衣服以及一台黑色超级电脑。这时德尔里奥赶到实验室并且开枪打死了张先生。黑色电脑最终化解为灰烬，但诺曼教授从中去取出了一张黑色，巨大的闪盘。德尔里奥的手机收到了一条短信，是露西发来的“我无处不在”。电影的结尾想起了露西的画外音：“生命是在10亿年前被赋予给我们，现在你知道能用它做什么”。

脑神经科学和能量平衡
jocelyicraf 4 2014-08-03 04:39:36
　　我和我先生脑神经科学的两名粉丝。我是生态学出生，学业中途还转悠到分子生物学晃荡了一年，很着迷于我们身体里碱基，DNA, RNA的各种运转各种神奇。但是因为觉得自己有更需要解决的问题等候，所以就搞别的学科去了。我先生是生物化学出生，目前都在学医。
　　刚刚看完这部电影出来，我们两个都没有太失望，因为背后是脑神经科学让我们着迷。他说，但是这个10%科学基础根本就不成立。学医的人都知道人的大脑大部分都是处于一个活跃的状态，不可能只有部分，有时候一个任务某一个部分可能更活跃但是不可能只有十分之一。就比如把90%的脑子切掉肯定是不可能的。
　　
　　上世纪70,80年代，脑神经科学家们有一个迷思叫做“10%迷思 （10% myth）”，这个迷思一直持续到，因为Dale Carnegie的那本《如何赢得朋友和影响他人（我自译的：How to Win Friends and Influence People）》中提到：“Professor William James of Harvard used to say that the average man develops only ten percent of his latent mental ability”之后，让这个迷思声明鹊起。William Jams是19世纪时候的哈佛著名的心理学家（这个人很有意思，但跟本评论无关，等LZ有时间慢慢八卦）。
　　
　　后来有一个加拿大的神经科学家Barry Beyerstein教授，在学习人类的各种上瘾症的时候，提出7个观点驳斥10%迷思。他的主要观点就是如果10%迷思是正确的话那么各种脑损伤（至少部分脑部的损伤）不会影响病患的生活（质量）。
　　
　　总之，10%迷思是电影Lucy的基础。这个电影至少是按照科研的套路展开的。即电影发展经历了一系列问题的回答：如果我们的大脑可以开发20%甚至100%，人类会获得怎么让的能力？对周围的事物会有怎么样的理解？会和时间进行怎么样的互动？太玄幻了，是不是？就目前科研发展水平来看，有太多我们不太了解的东西。你说人类脑部十多亿的脑神经元。我们接受的各种身体内部和外部的信息形成意志、认识和反应走的信号传导通路是无限的。大家想想这些脑神经元的任何排列组合之后组成的是一个巨型的网络。所以脑神经科学绝对有太多我们不了解也永远不可能了解的东西。
　　
　　我个人认为人类的智慧和脑部的使用不可能用脑部活动区域等等图谱来描述，而需要用脑神经元的巨型网络来描述---但是后者刚好是我们无法理解。这个巨型网络应该是像我们现在的internet网络一样的，信号类型和信号传导方式的不同而形成了不同的知识。所以Lucy这部电影中可能出现的人类对周围事物的感知，以及人类和周围的互动为什么不可以有呢？然后我和我先生就在回家的路上讨论可能性。他认为如果像我描述的，脑电波的传递是有无数种可能的通路（神经元的巨型网络）那么人类最可能受益的地方就是了解别人和了解周围的感受，从而更遵守自然和社会的法则而达到更和平。
　　
　　我认为，脑神经科学可能出现lucy那样的案列，但是真个全球不可能全人类不可能达到那样的脑力发展程度。因为我们受到能量守恒的制约。即人类为什么没有长成3米高，为什么树木生长的胸围和高度都有一个限度？就是因为能量之间有一个平衡和相互制约。我个人认为霍金对于上帝造物（在Stephen Hawking’s Grand Design中）和控制很有说服力。人类在有限的资源（包括自然资源，权利，地位）上---能量的制衡，已经注定人类不可能开发或者具备更高的智力、意志和感知能力。
　　

《超体》引热议 各界影迷喷口水激辩科学
科幻片《超体》引热议
　　10月24日，一度沉寂的影市终于迎来一部救市大片《超体》。上映两天随即引起各界爱科学的“知道分子”热议片中话题“假如大脑潜能被100%开发，你和世界会变成什么模样？”来自医学界的影迷瞬间否决这个“伪命题”，来自戏剧组别的影迷则认为“看片不要驳故事，在未来世界一切皆有可能”。热衷伦理道德领域的影迷则高屋建瓴地谈论：“这是用科学的名义探讨人性的丑恶。”一片混乱的影迷江湖瞬间被带起一阵狂欢的热潮。
　　脑科高人发声：
　　大脑被100%挖潜，你能活几天？　　
　　《超体》一出，有脑科医生引经据典地解释说：“人的大脑到底被开发了多少依然是一个未知数。没准还没有10%呢。”一群自认对脑科有研究的网友表示，一般常人的大脑通常不到2.7斤重，其中主管学术性的左脑和主管创造性的右脑是通过由大约2亿束神经纤维组成的胼胝体进行频繁的信息交换，“能够充分调动这些细胞，令其适度活跃，是挖掘人类潜能的方向。比如令记忆力增强，更善于控制自身肢体甚至能散发出影响体外磁场的脑电波都是可能的。”

　　因此，大家认为，《超体》中通过刺激脑细胞生长而获得超能力纯属“多此一举”，“把自己已有的细胞调动起来更实际。”但露西获得的异能却被网友们认为“并非全无可能”，“能用意念控制物体是可能的，但消除疼痛、快速痊愈甚至瞬间移动、冻结时间什么的纯粹扯淡。”片末，露西化成了无所不在的神，衣服鞋子扔了一地，肉体却不见了。这到底是说她活着，还是死了？对此，有网友说：“如果你的电脑CUP天天运算100%，迟早爆炸！你，死定了。”　　
骨科学生发声：
　　骨细胞和脑细胞能一样吗？　　
　　网友“别问我是谁”在网上发帖自称“脑科高人”，他认为片中关键物质“CPH4”非常神奇，“至少20年内未必能制造出来。”电影中假设这是孕妇在怀孕中会分泌的神奇激素，能帮助婴儿形成骨骼，“因而具有巨大能量。”但他质疑：“能刺激骨骼生长的东西就能刺激脑细胞生长吗？”
　　众多骨科的“知道分子”也补充说明这个不可能：“人体骨细胞的成分是钙和磷酸盐，而脑细胞是由水、无机盐、蛋白质等组成。因此说‘脑子进水’的人是懂科学的，而说刺激骨细胞和脑细胞生长是同一样物质的人是真的‘脑子进水’了。”另外，既然刺激了露西的脑细胞，那么她的骨骼细胞为什么就没变化呢？可见这个物质的功用出现的“长短腿”，是不可能存在的。　　
　　药理系发声：
　　CPH4既可静脉推送又可口服　　

　　电影中，露西第一次吸收到CPH4，是因为被迫动了外科手术，腹部开刀塞进了毒囊，又遭到了殴打导致毒囊破裂。所以，有网友分析：“CPH4在片中呈现为蓝色颗粒状物质，能完全溶解成液体状，进入身体后，可以被血液吸收和胃肠吸收。”她表示，比方说日常使用的抗菌素一般使用口服和静脉推送“双管齐下”效果最明显，“但口服粉剂会刺激胃肠，所以一般用胶囊包裹令药物最后溶解于小肠，方便吸收又不刺激胃壁。但电影里面没有这一环节。同样一包蓝色的晶体，他们就直接又血管注射又体内破裂，实在太惊悚。”　
理论物理界发声:
　　把路由器都熔了的能量从何而来？　　
　　影片到了最后一环，露西的大脑已经被100%开发，于是她获得了无与伦比的超高能量，从身体四肢延伸出来的像树根一样的触觉伸向了实验室中的一切有形物质，包括桌椅、电脑、路由器……目睹这一切的科学家喃喃自语地解释说：“她这是在为自己吸收能量。”
　　对此，网友们也有妙解：“亲啊，你大炼钢铁也得烧柴火不是？这些初始能量又是如何来的？”根据能量守恒定律，吃掉了4袋CPH4的露西在熔解这些钢铁类物质的时候必须消耗大量能量。所以，大家推测那4袋蓝色晶体含有极高能量，“既然已经能量超凡，为何还要消耗能量去吸纳废铜烂铁做能量呢？”这个硬伤让影片看起来非常玄幻。　　
　　各种“噪音”发声：
　　借科学的名义讨论人性的丑恶　　
　　也有不少影迷认为，露西从一个弱女子瞬间变成女超人后，为夺回CPH4杀人不眨眼，“完全手起刀落，”这体现的其实是人性丑恶的一面。这好比是一个权力不受监控的人，人格也瞬间膨胀、变形，在执行公义的同时陷入混乱，变成了为自己追逐更高更大的权力而犯罪。这个道理可以解释为什么不少古今英雄最终堕落泯灭人性。

　　另外还有细心的网友发现演员名单中，竟然有李安导演的小儿子李淳的名字，于是一场全民大搜索又开始了，“李淳到底在哪里出现了？为什么我没看见？”答案是：“李二少爷是在电影开始一分钟，站在酒店门口的那个门童！”
头评
　　不谈“深奥的”
　　只聊“有趣的”
　　·林虹汝
　　一部科幻片总能引起科幻影迷的一阵口水浪潮，网友们八仙过海各显“专业”，以追求科学的不懈精神来追求八卦，以切片化验的细致程度来验证影片细节是否能在现今已知理论基础上得到印证。其认真程度令导演感动得“内牛满面”，其偏执的态度让编剧“发疯撞墙”。所以，笔者认为，能否成为一部“优秀”的科幻片，并不在乎它到底有多少科学理据的含量，而在乎它引发的话题是否能引起全民关注，是否有足够的口水空间让无数网民喋喋不休。
　　在这个角度上看，《超体》是部好电影，一个平凡女孩露西被迫成为黑帮分子“人体带毒”的载体，又莫名遭受殴打，导致体内毒囊破裂，毒品CPH4渗透入胃肠中被吸收……然后，一切都变了。从前软弱可欺的露西姑娘一夜之间变得无比强大，当她的脑细胞呈现几何级增长之时，她也意外变成了超级女英雄，包括意念控制他人肢体、瞬间移动、秒懂中文等，正所谓“都教授能做到的她做到了，都教授搞不定的她也搞定了”。
　　故事的题材足够全民共享，网友被全面动员起来了。整个剧本足够科学吗？很明显，它涉及太多未来科学的领域，医学的、伦理的、机械制造的、物理的……这实在太正点了，极方便挑起争论，于是网友喷洒口水的***被快速点燃了。

　　作为一个普通的电影观众，我认为这部电影已经足够“有趣”。有话题、有想象力、有性感尤物斯嘉丽·约翰逊秀美胸，还有吕克·贝松这等大咖名导压阵，用有限的电影3D技术拓展了无限的想象空间……对比其他毁人眼耳口鼻的烂片，几十元买张电影票，你能获得戏内戏外两重享受，也该知足了。

《星际穿越》中的科学：虫洞像个迪斯科灯吗
2014年11月07日 09:19   新浪科技 微博    我有话说(32人参与) [url=javascript:;]收藏本文[/url]     
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《星际穿越》宣传海报
《星际穿越》宣传海报
　　新浪科技讯 北京时间11月7日消息，据国外媒体报道，克里斯托弗·诺兰的最新科幻大片《星际穿越》由于其中涉及黑洞以及行星探索方面的内容所具有的科学专业性而受到赞誉。
　　这部电影的情节讲述的是一个濒临毁灭的地球。绝望中的人类派出他们最后一批宇航员，试图通过穿越时空中的隧道(虫洞)，找到一个适合生命生存的新的家园。
　　这部影片的导演克里斯托弗·诺兰可谓大名鼎鼎，他是经典大片《蝙蝠侠：黑暗骑士崛起》，以及《盗梦空间》的导演。但更加令人瞩目的是，这部影片甚至还邀请到了加州理工理论物理学家基普·索恩(Kip Thorne)作为影片的执行制作人和科学顾问。他曾经为著名美国天文学家卡尔·萨根的《超时空接触》一书首次提出了“虫洞”的概念。
　　索恩还专门为这部影片撰写了一部配套的书，叫做《星际穿越中的科学》，该书将跟随影片上映同步发售。甚至由于在本片制作过程中涉及的一些宇宙尺度特效的计算，索恩还准备基于这些计算发表几篇科学论文。
　　索恩在谈论影片的幕后制作时表示：“在此前的任何好莱坞影片中都还从未有如此真实展现虫洞以及黑洞的场景。这是首次基于爱因斯坦广义相对论原理进行场景的构建。”
　　然而美国弗吉尼亚州国家航天研究所的斯特恩·奥登瓦尔德(Sten Odenwald)认为索恩对于虫洞的观点可能与实际情况仍然存在距离。他表示：“我不认同他有关虫洞可能像是一个迪斯科灯的最新观点。”
　　但不管真实的虫洞看上去是否像是一个迪斯科灯，星际穿越这部影片的确提供了一个视角，让我们思考人类在太空中长期航行的问题，甚至是为我们第一次去思考这一问题提供了很好的理由。
　　就在上周，维珍银河公司的“太空船2号”坠毁造成一死一伤的惨剧。在这样的时刻思考这样的问题就显得愈发有一种不同的意义。我们是否值得用大量的金钱甚至是生命的投入，去换取让游客们能够去太空“到此一游”？在这场辩论中你将看到支持者与反对者之间激烈的争议。
　　西斯·肖斯塔克(Seth Shostak)是总部位于加州的“搜寻地外智慧生命”(SETI)研究所的高级科学家，他是商业航天的支持者之一。以下便是他在邮件中对这一问题的回答：
　　他写道：“历史的经验告诉我们，从长远来看，探索可能是我们所能做的一切中最能引起思想变化和社会变革的行为。如果没有哥伦布这样的探索者，我们中的大多数人可能都还是农奴。”
　　从太阳系开始
　　如果地球上的一切真的变得极其糟糕，我们是否的确像《星际穿越》中描述的那样需要一个虫洞？西斯·肖斯塔克对此的观点是否定的。他说：“对于地球上所发生的危机，正确的应对方式应当是向我们太阳系内的其他星球进发。当然火星是首选，但或许也可以是小行星。但主要的形式应该还是在太空运行的空间站。”
　　奥登瓦尔德同样持有相似的看法，但相比之下内容更丰富得多。他说：“考虑到我们极为有限的资金状况，我们应当做的是殖民我们的整个太阳系。我希望将整个太阳系变成一座新的纽约城。”
　　就在上个月，在《赫芬顿邮报》的一篇专栏中，奥登阿尔德指出了将人类送往其他星系路线图中的一些漏洞。他说：“即便是我们到了濒临灭绝的边缘，你真的认为全球70-100亿的人们都会愿意拿出所有的钱，然后耐心等待几十年，让少数几位幸运儿乘坐飞船离开地球去往一颗遥远的星球吗？——甚至在你都不能确定那颗星球是否是宜居的情况下。”
　　正是这样的逻辑漏洞，提醒我们《星际穿越》毕竟只是一部影片，而不是人类虫洞远征的号召片。影片制作方的主要目标当然还是拍摄一部科幻巨制，并且能够带来滚滚票房。而如果他们的作品还能像去年的《地心引力》那样引发观众的一些严肃思考，那当然就更好了。
　　理论上说，相比《地心引力》，《星际穿越》应当更能引起观众的思考，因为它涉及的是一个人类命运的终极问题，即人类的长久生存以及人类种族的向外扩张。另外观众在观影过程中还将直面一些科学现象——时间膨胀，黑洞，当然还有虫洞。
　　虫洞的真实性
　　那么究竟什么是虫洞？《星际穿越》的编剧一定很喜欢这个概念，因为它可以让人物从宇宙的一个角落直接出现在另一个角落而不用面对其飞行速度是否已经超越光速的质疑。你所要做的只是扭曲时空，并借助一个超维度通道——虫洞——将A点和B点联系在一起就可以了。
　　在本片的情节中还出现了位于虫洞另一端的超大质量，高速旋转的黑洞的形象。这里正是索恩的科学计算发挥作用的地方，影片制作人根据索恩的计算结果制作了相应的特效。索恩的计算揭示了在黑洞引力场附近光线将会如何发生弯曲。而影片特效组则直接将索恩的设想变成了一个“怪物”——一个以接近光速疯狂旋转的黑洞。
　　所有为了黑洞和虫洞可视化做出的努力最后都得到了回报——惊人完美的特效。但奥登瓦尔德对此仍然非常不认同，他表示：“这里的问题就在于，你只有两种方法在宇宙中产生一个虫洞。其中之一是宇宙大爆炸，另外一种就是在一颗恒星爆炸的时候。”
　　搜寻宜居星球
　　即便我们能够制造出一个虫洞并将其作为通往另一个宇宙的通道，这样做也将是极其危险的。很难预料在虫洞的另一端将会是何种情况。

　　肖斯塔克表示：“我们目前已经有能力找到一些地球大小的系外行星，在未来数十年内我们还将发现地更多。但如果想找到一个和地球相似的新世界——比如要拥有富含氧气的大气层，那么实际上你所谈论的就是一个已经遍布生命的世界。那么这样可能还有出现食物的问题，还有如何面对当地的本地生命！”
　　“搜寻地外智慧生命”，或者叫SETI项目，或许有一天会通过无线电波或激光信号让我们首次接触外星人。但无论是好是坏，在我们目前的阶段，实际接触地外智慧生命的可能性是微乎其微的。
　　肖斯塔克在电子邮件中写道：“如果没有虫洞，我们想要抵达宇宙中的那些区域将会十分艰难。除非我们能够掌握一些我们目前还尚不能掌握的物理学原理(但也许那样的原理根本就不存在！)，再或者我们能够掌握让人类长久休眠的技术。”
　　但《星际穿越》是一部好莱坞电影，拥有1.65亿美元的预算，电影制作者们可以自由的使用科幻的手法来解决现实中的挑战。但他们具体究竟是如何做的呢？好吧，你去看看电影就知道啦。(晨风)

科普黑洞虫洞，备战星际穿越
刘伪冒 5 2014-05-02 16:37:42
　　诺兰的新作「星际穿越」基于美国理论物理学家基普·索恩的理论成果，而他的理论成果基本都在他的著作「黑洞与时间弯曲」一书中，本文的科学知识基本都是我在这本著作中看到总结的。
　　
　　该片剧情将涉很多的科学概念，包括虫洞、黑洞理论、相对论，万有引力等等。
　　
　　
　　
　　首先说说黑洞。
　　
　　基帕·索恩在「黑洞与时间弯曲」这本著作的开篇讲了一个一支太空探险队在太空中探索黑洞的经历，故事挺无趣的，基本上就是形象地说了现代科学家对黑洞的研究成果：
　　
　　一、什么是黑洞
　　
　　黑洞是空间中有着强大引力的超高密度的天体，假如太阳质量不变，大小却变成乒乓球那样，这就是太阳坍缩成了黑洞。
　　
　　黑洞的特点就是有进无出，即：
　　
　　①任何东西都可以掉进黑洞，黑洞外围有一层“事件视界”，任何东西只要过了这个“视界”，都要掉进黑洞。
　　
　　②任何东西都不可能从黑洞里逃出来，包括光。
　　
　　另外，因为没有光从黑洞逃出，故无法直接观测黑洞，但是从物体被黑洞吸入之前放出的紫外线、X射线等边缘信息可以获取黑洞的存在。
　　
　　二、黑洞潮汐力
　　
　　一只很大的飞船飞向一个天体，飞船头部距离天体比较近，受到的引力比较大，而尾部距离天体比较远，受到的引力比较小，头部和尾部的引力大小的差距，就会在飞船中间产生撕扯的拉力，这个拉力就是潮汐力。
　　
　　如果天体是黑洞，质量非常大，飞船距离黑洞距离越小时，造成的引力差就会越大，这就是黑洞潮汐力。这个力甚至可以把飞船撕成碎片。飞船里的宇航员也同样会受到潮汐力的作用，
　　
　　对于一般我们接触的物体，即使我们到达它的表面所产生的潮汐力也没有多大，但是，如果是黑洞这种超大质量超大密度的天体，则有可能产生很大的潮汐力将物体撕碎。
　　
　　这个感觉很有可出现在电影剧情中。
　　
　　
　　
　　再说说虫洞。
　　
　　下面就说说「黑洞与时间弯曲」的第十四章虫洞和时间机器这一章的内容：
　　
　　首先，基帕·索恩说了一件他的趣事：
　　
　　1985年，基帕·索恩接到多年老朋友卡尔·萨根的求助。卡尔写了一本科幻小说，希望把小说里的科学理论写的准确一点，想让基帕·索恩指点一下。基帕发现书中的女主角居然掉进黑洞然后时空穿越了，这是不可能发生的。于是基帕写信建议卡尔要依靠虫洞做星际旅行。卡尔欣然接受建议，那小说叫「Contact」。后来被拍成电影叫「超时空接触」，也是马修主演，评价很好。
　　
　　然后基帕·索恩开始讲虫洞：
　　
　　一、虫洞在哪里
　　
　　关于虫洞有三种说法：
　　
　　一是虫洞是宇宙中相距遥远的两点间的一条捷径，就是一个苹果，虫子沿着苹果表面走远了，可是如果虫子挖洞从苹果里面走就近多了，顾明思议，虫子为了抄近路而在苹果里挖的洞。
　　
　　二是虫洞是连接黑洞和白洞或黑洞与黑洞的管道，故在黑洞里能找到虫洞。（白洞：黑洞死亡会变成一个白洞，喷射出之前黑洞吸入的物质）
　　
　　三是虫洞是时空隧道，能进行时空旅行。
　　
　　没人见过虫洞，有人说我们周围到处都是虫洞，又有人说黑洞里有虫洞，基帕·索恩在书里又说我们可以自己构建虫洞。
　　
　　二、负能量物质
　　
　　虫洞在某个时刻产生，短暂地打开，然后关闭、消失。从产生到消失，时间极短，短到没有事物能在这么短的时间内从一个洞口穿到它另一个洞口。所以我们能利用虫洞进行时空旅行前提是有办法使虫洞一直开着，不让它消失。
　　
　　基帕·索恩觉得有某种奇异物能贯穿虫洞，使虫洞一直开着。这种奇异物和人类所见的任何物质都大不一样，它具有负能量。
　　
　　要实现负能量其实并不难，参照系不同便可实现。在飞船以接近光速的速度接近虫洞时，虫洞周围的能量自然就成了负的。
　　
　　故要进入虫洞，飞船的速度必须接近光速。
　　
　　三、时间机器
　　
　　假定我们能找到虫洞并且有某种负能量可以让它一直开着，那么虫洞就可以是一个时间机器。
　　
　　飞船要进入虫洞，其速度要接近光速。
　　
　　根据爱因斯坦的相对论原理，如果你在太空中的速度足够快，可以做到在太空中呆了几十天，地球上却已经过了几十年，做到古人所说的天上一天地上一年，即如果你2014年坐飞船接近光束进行时空旅行一个月后，回到地球，这时发现地球已经是2044年，这就实现了穿越到未来。
　　
　　故我们可以猜想剧情，等主角们穿越到其他星际空间完成任务后，回到地球，他们的儿女都和主角们一样大年龄了。
　　
　　目前的科学理论表明，回到过去是不能实现的。
　　
　　四、母子怪圈
　　
　　虽然回到过去没有科学依据支持，但科幻片毕竟是科幻的，所以出现回到过去的剧情也是有可能的。
　　
　　这时就有一个每部有关穿越时空的科幻片都面临的问题：
　　
　　假如我有时间机器（虫洞或者别的），我就能够回到过去母亲怀我之前把她杀死。此时，母亲死了，我就不会出世，那又怎么会有我穿越时空来杀母亲呢？这时就有这样一个矛盾出现了。
　　
　　对于这个矛盾，有两种处理方法：
　　
　　①因果循环观点：历史不可改变，我虽然想杀母亲，但会有外界因素使我不能成功。或者说，过去某时某人死了，我回到过去想救某人，会有其他因素阻止我救人，甚至我的出现就是那个人死的原因。
　　
　　②平行宇宙观点：时空不是唯一存在的，而是有无数个时空平行的存在，它们彼此之间一般情况是无法产生联系的。这种观点普遍被人接受。那么我只是穿越到另一个平行宇宙，杀死了那一个时空的母亲，并不影响我穿越前那个宇宙的母亲。也就是说我只是穿越到别的时空去了一趟而已，而不是回到过去或未来，更无所谓改变历史。
　　
　　星际穿越如果出现这种情况，诺兰会不会有什么不同于以上两种说法的新颖处理方法没有呢？
　　
　　
　　
　　目前我们对黑洞和虫洞的了解很多都停留在猜想上，这也让电影有很大的发挥空间。
　　
　　总结这些也不知有没有用。
　　
　　我只说了些皮毛，书里说的比较详细，有兴趣的可以去看一看。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　观影之前最好先看一下以下五部极可能对诺兰的「星际穿越」有所影响的影片：
　　1.超时空接触：这部片与星际穿越有很大渊源
　　2.黑洞频率：儿子在无意中通过一台老式的无线电与三十年前的父亲联系上了
　　3.十二猴子：未来不可改变，挣脱不了的
　　4.星球大战：这部片激励了很多名导，包括诺兰
　　5.2001太空漫游：从预告中就可以看出星际穿越有很多致敬老库的地方
　　
转：http://movie.douban.com/review/6655287/?source=new_aladdin

[size=36]星际穿越：时间旅行的真实和悖论[/size]
2014年12月04日17:15 三联生活周刊
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　　作者：曹玲 来源：三联生活周刊
　　《星际穿越》整个故事的因果链是一个莫比乌斯环。五维空间的人为什么能提供信息拯救地球上的人类？因为墨菲解救了现在的人类，让他们得以发展出高维度中的文明。墨菲为什么能解救现在的人类？是因为库珀给她传递了信息。库珀为什么能传递信息？是因为五维空间的人类给他提供了信息。
　　时间旅行作品有一个重要的种类，就是打破了三维世界中常规的因果律，进入时间循环这个怪圈。因果循环意味着在一个事件链中，所有单个事件都有其原因但是整个链条没有。这意味着该事件链是封闭的，或者说在一个因果循环中，可以用同一事件链中其他的事件来解释每一个事件，但是却没法解释这整个事件链的原因。何为因，何为果，这就像古老的“先有鸡还是先有蛋”问题一样令人挠头，解决的办法似乎只有接受“并非每个事情都有独立的起因”这种事实。
　　时间循环在物理学上还真有人认真进行研究过。上世纪80年代，俄罗斯理论物理学家伊戈尔·诺维科夫(Igor Novikov)在对时间旅行的可能性认真研究后指出，人可以回到过去，但不能因此改变历史，人将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。换个角度说，我们的世界是已经被改变过的最终结局，这被称为“诺维科夫自洽性原则”，后来成为大量时间循环作品的理论基础。如果时间河流本身光滑地向回弯曲产生一个漩涡，他认为有某种“看不见的手”会阻止我们跳回到过去和产生时间悖论。
　　这种三维世界里无法理解的逻辑，在科幻电影和小说中经过种种演绎，让时间循环变成可能。除了《星际穿越》，这样的例子数不胜数。《终结者2》中，施瓦辛格扮演的T-800告诉人类反抗军首领约翰·康纳，人类最终研究出了“天网”超级计算机，是因为得到了前作中被击毁的机器人的芯片。《12只猴子》中囚徒詹姆斯·科尔被科学家送到过去，找寻散播死亡病毒的罪魁祸首，最终发现一切罪孽的形成与自己被送到过去的经历息息相关，而他孩童时代便撞见自己的死亡。
　　到底什么是时间？我们能否穿越到未来以及回到过去？欧洲著名的哲学家圣奥古斯丁说过：“说起时间，每个人都晓得它代表什么意思，但究竟什么是时间？如果没有人问我，我一清二楚；如果要我说明，那我就不知道了。”
　　事实上，就连时间概念本身也非一成不变的。对牛顿来说，时间像一支箭，一旦飞出去就绝对不会改变路径。如果地板上的碎片忽然自行聚合且从地板上跃起，组成一个完整的杯子跳回桌面上，你肯定能判断出这是录像在回放，因为日常生活中绝对遇不到这类情形。
　　为什么我们看不到破碎了的杯子跳回桌面上？通常给出的解释是，热力学第二定律不允许出现这类事件。热力学第二定律告诉我们，无序程度或者说熵，总是随着时间而增大。换句话说，也就是电影中提到的墨菲定律——事物总是朝坏的方向发展。桌子上一个完好的杯子是一种有序状态，而地板上打破了的杯子则是一种无序状态。时间的单向性是物理学的基本规律，宇宙中的一切事物都是从有序状态走向无序的。宇宙不断发展，是一个不断变差的过程，从最初有秩序的状态，慢慢变得没有秩序，一片混乱。
　　而爱因斯坦的理论将空间和时间连接成一个不可分割的整体。在极限情况下，时间也是可以弯曲的。在相对论里，大型物体比如行星、恒心和黑洞的引力可以导致空间弯曲，空间和时间可以通过一个叫作时空的东西联系起来。这就意味着当时空被弯曲时，时间也会被弯曲。这样时间就更像一条河，当它在宇宙间漫游时逐渐加快或者减慢。但是爱因斯坦担心时间这条河也许有倒流的可能性，大概在这条河里也有漩涡和分叉。
　　爱因斯坦狭义相对论的主要预言之一是时间膨胀现象，它本质上说，运动着的始终比静止的时钟走得慢。如果速度接近光速，时间几乎就会停滞不前。这种想象适合所有的时钟，包括机械钟、数字钟和生物钟等等。这就意味着宇航员登上太空飞船，并加速到接近光速后，地球上每过一年，他只会衰老一秒，因为他的时钟变慢了。如果以他自己的时间为标准，经过一年重返地球时，地球已经过了3100多万年。时间膨胀不仅存在于理论，它已经被实验观测所证实了。
　　利用时间膨胀前往未来的问题是，没人知道怎么让你自己回去。回到过去是一个难得多的问题，目前还没有人能解决，很多科学家也不相信能够存在，但是物理学家已经提出了一些理论。
　　时间旅行的物理学基础
　　1935年，爱因斯坦和学生内森·罗森(Nathan Rosen)把虫洞理论引入物理世界，发现在黑洞的中心有一个“喉咙”，将时间－空间连接到另一个宇宙，这种连接两个宇宙的桥梁被称为“爱因斯坦－罗森桥”，也就是后来所称的虫洞。起初并没有“虫洞”这个术语，直到后来美国科学家约翰·惠勒把它比喻成苹果上虫咬出的洞。通过虫洞从苹果的一边到另一边，比绕过苹果表面近多了。穿过不旋转的黑洞将是毁灭性的，但是旋转的黑洞有一个环状的奇异性，这样就有可能通过“爱因斯坦－罗森桥”穿过这个环。这样一来，爱因斯坦的理论就提供了时间旅行的可能性。
　　1937年，荷兰数学家威廉·范斯托克姆(Willem Jacob van Stockum)发现了爱因斯坦方程的一个解，指出有一个快速旋转而又无限长的柱体重力场。这样一个场将会违反因果律，它允许出现连接两个时空的“闭合类时曲线”。
　　何谓“闭合类时曲线”？爱因斯坦的广义相对论已表明，时空会受到类似行星等巨大运动物质的重力拖曳而改变方向。由此可见，时间的方向也会因运动物质的拖曳而改变，变得弯曲，弯曲到一定程度，便可首尾相接，形成闭合曲线。如果这样的闭合曲线存在，人们乘坐飞船沿着这种曲线进行正向时间旅行时，不仅可以访问未来，还可返回过去。
　　范斯托克姆从一个无限的旋转的圆柱体开始，尽管构造一个无限的物体实际上是不可能的，计算出如果这个圆柱体以接近光速旋转，就会带动时空结构和它一起转动，很像搅拌机的叶片带动蜜糖旋转一样。
　　任何勇敢地围绕圆柱体旅行的人都会被带动，得到巨大的速度。事实上，从远处的观察者看，这个人的速度好像超过了光速。尽管范斯托克姆本人那时候没有认识到，围绕圆柱体旅行一圈实际上是时间上倒退到你出发的时间之前。如果你是中午出发的，那么，你回到出发点的时间可能是昨天下午18点。圆柱体旋转得越快，在时间上就倒退得越多，唯一的限制是时间不能倒退到制造圆柱体之前。每次你围绕柱子跑一圈，时间就倒退得越多。事实上，不存在无限长的圆柱体，所以可以排除这个解。另一个角度说，如果这样的圆柱体能够被制造出来，由于它以接近光速旋转，圆柱体的离心力非常大，构成圆柱体的材料将飞散。
　　时间旅行的复苏
　　到了1985年，美国天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)写了一部名为《接触》(Contact)的小说，其中涉及人类通过黑洞与外星球文明进行超时空接触，他对书中涉及的物理原理是否正确没有把握，于是就请好友基普·索恩(Kip Thorne)帮忙看看。索恩是研究相对论的专家，他被小说情节所吸引，不过他认为，利用黑洞进行时间旅行是不合理的，建议萨根把黑洞改为虫洞。
　　卡尔·萨根愉快地接受了索恩的建议，在地球和26光年外的织女星附近设置了两个洞口，让女主人公阿洛维博士通过虫洞在地球和织女星之间往返，大大缩短了旅行时间。从此，虫洞频频出现在科幻作品中。
　　正因为萨根的请教，索恩开始正式把虫洞作为研究对象，他要解决虫洞在什么情况下能够打开，也就是说，虫洞怎样才可以作为时间旅行的工具。
　　1988年，索恩把与学生莫里斯合写的论文《虫洞、时间机器和弱能量条件》投稿到《物理评论通讯》上，虽然题目里有“时间机器”，但最后还是被发表了。论文说从理论上证明有可能存在着“可以被穿行的虫洞”；打开虫洞需要有一种“具有负能量的奇异物”；同时还论证了借助这种虫洞实现回到过去的时间旅行的可能性。这种具有负能量的东西实在太奇怪了，连物理学家都把它叫作“奇异物”。实验室中目前已经制造出了极少量的奇异物。
　　索恩在《黑洞与时间弯曲》一书中写道：“临近文章发表时，我又惴惴不安起来。为了消除疑虑，实际上是为了让别人相信，我们的时间机器研究没有一点儿哗众取宠的意思，我问了加州理工学院公关部的同事。在许多物理学家看来，在大众中故弄玄虚也许是疯狂的行为，而我希望物理学同行们能认真研究我们的论文。”
　　论文在物理学家中激发了兴趣，苏联科学家诺维科夫着迷了。当时他正在美国访问，他打来电话说：“我太高兴了，基普！你冲破了阻碍。你能发表时间机器的研究，我也能！”接着，他立刻开始行动了。后来提出上文说的“诺维科夫自洽性原则”。
　　除此之外，普林斯顿大学的理查德·高特(Richard Gott)，以及斯蒂芬·霍金都参与进来，时间旅行再也不只是幻想，它引发了物理学界对时空旅行新的关注。其中，维持虫洞持续开放的奇异物质的相关研究甚至成为该领域内一个重要课题。而在此之前，科学家们在参与时空旅行的相关讨论时，通常都用“类时闭合曲线”这样晦涩的词语来代替时间机器，让人不至于感到他们在胡说八道。
　　关于虫洞存在诸多疑问，虫洞有多大？能存在多久？到哪里去找虫洞？在名为《霍金宇宙大探索》的纪录片中这样解释：任何物质都不是平整无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的尺度下——比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫的地方，这是虫洞之所在。
　　时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成，它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，现实生活中这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过。
　　这又回到了一个古老的问题——芝诺悖论。古希腊数学家芝诺提出：“一个人想要从A点走到B点是永远不可能的。”他要先走完路程的1/2，再走完剩下总路程的1/2，再走完剩下的1/2……如此循环下去，永远不能到终点。
　　提出黑洞概念的普林斯顿大学物理学家约翰·惠勒想找到这个最小的距离，最后发现距离小得难以置信，量级为普朗克长度10-33厘米。量子理论认为，普朗克长度是目前物理学所能描述的最小尺度。
　　这么小的虫洞令人沮丧，但因为虫洞是在泡沫中自然发现的，索恩假定：一个高级文明有一天可以捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够大并且稳定，能让人甚至飞船进入。尽管非常困难，但它符合物理学定律。
　　如果我们拥有足够的能量和先进技术，将来或许甚至能在太空中建造一个巨型虫洞。从理论上讲，虫洞或时光隧道不仅能把我们带到别的星球，如果两端在同一个地方，且由时间而非距离分离，在遥远的过去，飞船就能在地球附近自由出入。或许恐龙会看到飞船登陆的场景。
　　除了大小之外，虫洞的转瞬即逝和不稳定也是一个棘手问题。斯蒂芬· 霍金认为，如果你想走进虫洞，它就会收缩。这是对时间旅行的致命打击，即产生的量子辐射效应会变得无限大，产生一个奇异物，杀死时间旅行者并关闭虫洞。
　　霍金反对时间旅行，理由是如果穿越时间的旅行像星期天的野餐那么普遍，我们应当能发现很多从未来而来的旅行者。为此，他甚至举办了一个派对来证明这一点。
　　2009年6月28日，霍金举办了一次“时间旅行者聚会”，他在宴会举办前没有向任何人发出邀请。宴会结束后，他才发出请帖，邀请有“穿越”能力的人士赴宴。请帖上写着：“诚挚邀请你参加时间旅行者的宴会。宴会由斯蒂芬·霍金教授举办。”请帖上不但写明宴会的举办地点为英国剑桥大学冈维尔与凯斯学院，还贴心地标明了经纬度。霍金认为，如果有“来自未来”的人能看到这份请帖并能“穿越”回过去，那么他在那次宴会上就会见到货真价实的“时间旅行者”。
　　但之后霍金在接受采访时说：“我等了很长时间，没人出席聚会。”霍金还公开了在这次聚会上录制的视频。视频中，他一个人坐在房间里，旁边摆着烤面包和香槟酒，殷切希望门被打开或神秘“未来人”突然出现，但最终却没有任何人现身。霍金称，通过这次实验，已经能够证明时空旅行根本不可能发生。
　　打开和维持虫洞需要的奇异物实在太奇怪了，所以被物理学家称为奇异物。奇异物内部有负压强，如果尝试用这种物质吹气球，气球反而会变小。和这种负压强相关联的能量会产生一种负的，或者说排斥的引力，正是这种力维持着虫洞隧道口的开放。奇异物并不能从日常环境中找到，但是科学家已经从卡西米尔效应中观测到了微量奇异物。所谓“卡西米尔效应”就是在真空中两片平行的平坦金属板之间存在吸引压力，这一效应会在真空中相距仅几十亿分之一的两片金属板之间产生一种将它们拉向一起的力，这种力就来源于两片金属板之间产生的奇异物质的负压力。
　　卡西米尔效应之所以能发生，是因为真空世界实际上并不是什么都没有。有一些叫作虚粒子的东西在不停地冒泡，这是一种亚原子粒子，行为符合量子理论中的不确定原理，时而出现时而消失，只能存在很短时间。量子力学另外一个叫作波粒二象性的观点认为，这些粒子也可能是波。在金属板之间，这些波有点像振动着的吉他弦，只有当弦的长度是半波长的整数倍时，振动才会发生。
　　在卡西米尔效应中，因为两块平行板靠得很近，所以这些虚拟粒子不容易在两块板之间出现，在两块板外围的虚拟粒子比两块板之间的虚拟粒子要多，这就产生从外向内的作用力，将两块平行板轻推在一起。卡西米尔效应以荷兰科学家亨德里克·卡西米尔的名字命名，他于1948年首次预言了这种现象。1996年史蒂文·拉莫尔奥克斯(Steven Lamoreaux)在美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室精确测量了这个效应，他测量出的吸引力很小，大约等于蚂蚁重量的三万分之一，而且板间距越小，吸引力越大。
　　以上的理论也存在一个问题：维持虫洞所需的负能量不仅数量巨大，并与其半径有着正比关系。据估算，为了维持一个半径为1公里的虫洞所需要的负能量物质的数量，相当于整个太阳系的质量。
　　为此，美籍日裔物理学家加来道雄在《平行宇宙》一书中写道：“尽管索恩的解决方案在它公布时使人非常感动，但是实际制造它，即便是高级文明也非常困难。因为这种类型的虫洞依靠大量负能量使得虫洞的嘴保持张开，所以首先必须得到大量非常稀少的负能量。因为通过卡西米尔效应创造的负能量非常微弱，所以虫洞的尺寸不得不比一个原子的尺寸小很多，这就使得穿过虫洞的旅行不现实。”
　　1949年，库尔特·哥德尔(Kurt Godel)发现了一个更奇怪的爱因斯坦方程的解。哥德尔是20世纪最伟大的数学家之一，是自亚里士多德以来最重要的逻辑学家。当时哥德尔和爱因斯坦是好朋友，两人有相似的文化背景，都对哲学有强烈兴趣，可以用德语交谈。爱因斯坦上了年纪以后力不从心，不再热衷于解决老问题、提出新问题了。他喜欢告诉人们，他去办公室上班，“只是为了获得能和库尔特·哥德尔一起步行回家的荣幸”。
　　哥德尔假定整个宇宙是旋转的，像范斯托克姆的圆柱体一样，你被时间－空间像蜜糖一样的黏性所带动。乘坐火箭船围绕哥德尔宇宙旅行，你将回到起点，但时间却倒退了。
　　在哥德尔宇宙中，一个人原则上可以在宇宙中空间和时间任意两点间旅行。他能看到任何时期发生的每一个事件，不管是在过去多么久远的时候发生的。因为重力的影响，哥德尔认为宇宙本身有收缩的倾向。因此，旋转的离心力必须平衡这个重力。换句话说，宇宙必须旋转超过一定速度，宇宙越大收缩的倾向越大，这样算下来，我们所在的宇宙必须每700亿年转一圈，时间旅行的最小半径是160亿光年。但事实上，要想让时间倒退，你必须以略低于光速的速度旅行。
　　爱因斯坦被他这个朋友的解深深地扰乱了。他承认在他建立广义相对论时，时间旅行的可能性问题曾困扰他。因为时间和空间被处理成像一块能够弯曲和扭曲的橡皮，空间－时间结构会弯曲得太大，以至于时间旅行也许可能。爱因斯坦最终排除了哥德尔的解，因为人们对宇宙的认识表明，宇宙不是旋转而是膨胀的。
　　在爱因斯坦去世的时候，众所周知他的方程考虑到一些奇怪的现象，比如时间旅行和虫洞。但是没人认真思考这些问题，科学家认为这些现象在自然界是不能实现的。多数人的意见是，这些解在真实世界中没有基础：如果你想通过黑洞进入平行宇宙，你必死无疑；宇宙不旋转；你不能找出无限大的圆柱体。因此时间旅行是个纯粹的学术问题。
　　于是时间旅行问题沉默下来。
　　时间悖论
　　除了建造时间机器的技术困难，物理学家和逻辑学家还提出了时间旅行可能带来的各种悖论，这也是有人不承认时间旅行可行性的一个理由。
　　最著名的理论莫过于“外祖母悖论”，你回到过去，在你母亲出生前将你的外祖母杀死，那么你就不可能出生了。因此你绝不可能在时间上回到过去杀死你的外祖母。根据逻辑一致性的思想，这件事情是不可能发生的。
　　除此之外，这样的悖论还有几种。比如，信息悖论：在这种悖论中，信息来自将来，这意味着信息可能没有起源。假设毕加索穿梭时空，把他的画作给了年轻的自己，那么这派艺术究竟是谁创立的？
　　再比如性别悖论。在这种类型的悖论中，你生了你自己，在生理上这是不可能的。英国哲学家乔纳森·哈里森(Jonathan Harrison)写的故事中，故事的主人公不仅他父亲是他自己，而且吃了他的人也是他自己。在罗伯特·海因莱因的经典故事《你们这些还魂尸》中，主人公同时也是他的父亲、母亲、女儿和儿子，即家庭中其他三个成员是他自己。解开性别悖论是相当棘手的，既要求有时间旅行的知识，也不能违背基因法则。
　　剧作家在制作好莱坞大片时随意违背物理学定律，但是在物理学界，则非常严肃地对待这些悖论。物理学家提出了至少三种自然可能会用来阻止时光旅行悖论的方法：第一种方法很简单，自然不允许人类回到过去，即时间旅行不可行。第二种，前述俄罗斯物理学家诺维科夫相信我们将被迫以一种方式行事而不让悖论发生。霍金的想法和其类似，他提出一种叫作时序保护猜想的假说，用来排除时间旅行的可能性。在这种假说中，要么制造的时间机器会被摧毁，要么试图使用时间机器的人或物会被摧毁。
　　但是诺维科夫的方法提出了自由意志问题。如果我们在时间上回到过去，见到我们生前的父母，我们可能会想我们应该有我们行动的自由。诺维科夫认为有一条未发现的物理定律阻止任何会改变将来的行动，例如杀死父母，使你不能出生。他指出：“我们不能将时间旅行者送回伊甸园要夏娃不从树上摘苹果。”
　　阻止我们改变过去和产生悖论的这种神秘的力量是什么呢？他写道：“这种对我们自由行动意愿的限制是不平常的和神秘的，但不是完全没有道理的。例如，我们可能想要在没有任何设备的帮助下在天花板上行走，但是引力定律不允许我们这样做。如果这样做的话就会掉下来，因此我们的自由意志受到限制。”
　　可是没有生命的物质被投向过去也会发生时间悖论。假定在公元前330年，在亚历山大大帝和古波斯帝国国王大流士三世就要爆发历史性战役之前，你把机关枪带到那个时候，告诉他们怎样使用，我们就有可能改变随后的整个欧洲历史。
　　事实上，即使是对过去最微小的干扰也可能引起意想不到的悖论。例如，混沌理论利用蝴蝶效应这个隐喻，在地球气候形成的危急关头，即便一只蝴蝶扇动翅膀也能产生波动，使力的平衡破坏和引发强大的暴风雨。即便是最小的没有生命的物体送回到过去也会不可避免地以一种意想不到的方式改变过去，引起时间悖论。
　　第三种解决时间悖论的方法是有多重宇宙的存在，在回到过去后，你进入的是一个不同的平行宇宙，所以你不会对你本来的宇宙产生任何影响。事实上，所有可能的事都会发生，但是事情都是在平行宇宙中发生的。
　　英国物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)用量子物量学定律来解答矛盾。在亚原子世界里，量子的不确定性占主导地位：一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边，其间并无规律可循。在一些物理学家看来，这种不确定性造成了宇宙的多重性，每次一个电子转向右边的时候就和一个转向左边的电子形成一个新的宇宙。矛盾可以用同样的方式来解决：如果时间旅行者干预了历史，宇宙就会分成两个或更多的分支，那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里，而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中。
　　根据量子力学的解释，所有可能的世界都与我们共存，认识到这一点让我们头晕目眩。尽管为了到达其他世界也许需要冲动，但是这些量子世界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪里，它们都和我们在一起。这样的多维空间的存在，其实我们的古人早就描述过了。
　　诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格把多元宇宙理论比作无线电，围绕我们周围有几百个不同的遥远广播电台播出的无线电波。在任何给定的时刻，你的办公室、小汽车或者卧室里充满了这些无线电波。然而，打开收音机，你每次只能听一个频道，每个广播电台有不同的能量和不同的频率，结果只能将收音机一次调到一个台。

　　《平行宇宙》一书中写道：“同样，在我们的宇宙中，我们已经调到与我们宇宙的物理现实相应的频率。尽管有很多其他的宇宙，但是我们不能调到它们对应的频率。尽管这些宇宙看起来都很像，每一个世界有不同的能量。因为每个世界由百万亿亿个原子构成，这意味着能量的差别会很大，因为这些波动的频率与它们的能量成正比，这意味着每个世界的波以不同的频率振动，不再能相互作用。不管是什么意图和目的，各种各样的这些世界的波不发生相互作用和相互影响。”
　　关于时间旅行的理论艰深而又有趣，不管可能性多么小，每个人心中依然存在“穿越”的梦想。有一种可能，我们只需要耐心等待技术的发展追上科学理论，这种情况已经不是第一次遇到了。500年前，莱昂纳多·达·芬奇设计了一架滑翔机，它并没有被建成，但如今对该模型重建证实，如果当时达·芬奇能够获得当代航空工程师所使用的高级材料和建造技术，他的滑翔机就可以在天空翱翔。或许，时间旅行也一样。
　　(感谢中国科学院国家天文台陈学雷研究员对本文提供帮助。参考书目：《平行宇宙》、《时间简史》、《黑洞与时间弯曲》、《宇宙之书》、《如何进行时间旅行》等)

[size=36]时空之谜:《星际穿越》中的科学与幻想[/size]
2014年12月04日17:08 三联生活周刊
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　　作者：苗千 来源：三联生活周刊
　　好莱坞著名导演克里斯托弗·诺兰(Christopher Nolan)执导的科幻电影《星际穿越》，在全世界上映后迅速成为一部“现象级”电影，引发了人们探讨科幻电影，乃至理论物理学的热潮。美国加州理工学院的天体物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)说，《星际穿越》上映后，就连在扑克牌桌旁边玩牌的陌生人都会过去找他询问有关虫洞和相对论的问题。观众们对于其中涉及的有关物理学的疑问显然远远超过了对电影自身剧情的关注，这并不奇怪，因为这可能算得上是世界上第一部基本忠实地展现宇宙中各种奇妙的天体现象的电影，想要理解这部电影需要大量的物理学知识。
　　与好莱坞经常塑造出各种各样的超级英雄不同，在《星际穿越》中，最后是几位理论物理学家拯救了全人类。其实，电影中运用的主要的情节与场景，例如地球上发生无法挽救的灾难必须移民外星，驾驶飞船穿越虫洞、进入黑洞、探索地外行星，以及在极端情况下人性的改变……这些桥段在之前的很多科幻电影中早都被运用过多次，电影中很多带有诺兰导演个人色彩的故作深沉的台词更是显得做作。那么，究竟是什么因素使得《星际穿越》成为一部让所有人都开始讨论理论物理的电影呢？这就必须提到为这部电影设置物理学背景，并使电影中几乎所有场景都有物理学的支持，情节合乎科学原理的人——加州理工学院的著名天体物理学家基普·索恩(Kip Thorne)。
　　科幻作品中常有“软科幻”和“硬科幻”之分，“软科幻”通常涉及的科学理论比较少，只是需要设置一个幻想的场景即可，而“硬科幻”则更需要有实在的科学理论作为支撑，并且让科学理论在故事情节发展过程中起到重要作用。从这个角度说，《星际穿越》因为有了来自各个领域专家的支持，硬到不能再硬。加州理工学院的理论物理学家约翰·普雷斯基(John Preskill)就回忆了在2006年，索恩为了设置电影中的科学场景，在加州理工学院召集过一个会议，其中包括了物理学家、太空生物学家、行星学家和心理学家。正因为有如此多的科学家的参与，才让《星际穿越》在物理学的约束之下不仅视觉效果惊人，描述宇宙中各种极端罕见的场景最为准确。
　　“黑洞”、“虫洞”等物理学名词早已被大众所熟知，并且进入了流行文化，《星际穿越》利用电影手法，希望尽量真实地展现这些场景。因此，电影中既包含了切实的科学发现，成熟的科学理论，也有基于目前理论所做的合理猜想，有距离目前人类物理学知识很大距离的推测，更有为了电影的视觉和叙事效果而做的“不科学”的妥协，要在电影中辨清这些，并不容易。《星球大战》、《阿凡达》等科幻电影，即使抽取出其中的科幻内容，仍然可以形成独立的、完整的故事，与此不同的是，导演诺兰希望《星际穿越》的故事可以自然地从科学理论中浮现出来，这使《星际穿越》完全无法与宇宙学理论和各种天体分隔开。为此，索恩还特地写了一本书《<星际穿越>中的科学》(The Science of Interstellar)讲述电影中的各种场景，以及其中涉及的科学原理。
　　引力波观测
　　索恩讲述，他曾经计划邀请斯蒂芬·霍金参演电影，并且设计了电影剧情的前传，布兰德(Professor Brand)教授是如何在太阳系内的土星附近发现了一个虫洞。这个前传实际上架起了现实与科学幻想之间的桥梁。故事发生在2019年，当时还只有20多岁的布兰德在美国激光干涉引力波天文台(LIGO)工作，这是一个真实存在的机构，由来自17个国家的900多名科学家组成，总部正是设在加州理工学院，而索恩也正是LIGO的创始人之一。布兰德在LIGO的工作是探测宇宙中传播到地球的引力波。根据爱因斯坦的广义相对论的描述，引力波是一种时空的褶皱，它自身具有能量，通过时空传播。在理论上一些激烈的宇宙学现象，比如黑洞相撞、一个巨大的天体被黑洞吞噬等等，都会释放出剧烈的引力波，并且有可能传播到地球上。LIGO设置在美国华盛顿州和路易斯安那州的两个天文台，正是为了探测这种时空的褶皱，而在法国、荷兰、意大利等国也都有类似装置，日本也正在建造引力波探测装置，人类正在形成一个引力波探测网络，故事也就由此而起。
　　尽管人类目前在地球上还没有探测到任何引力波存在的痕迹(2014年初，一组科学家宣布他们在南极探测到的宇宙微波背景辐射过程中发现了其中原初引力波的痕迹，证实了宇宙暴涨理论，这引起了全世界的关注，但是这个发现随后被认为是受到了噪声的干扰，并不能成立)，但是在宇宙学观测中，宇宙学家们已经发现了证明引力波存在的有力证据。索恩相信，在未来10年内人们就有可能在地球上探测到引力波，人类在并不遥远的未来就可以利用引力波来精确探测宇宙中的天体，这也正是电影故事发生的基础。唯有如此，布兰德教授才能在2019年发现太阳系内蹊跷地出现了一个虫洞。
　　年轻的布兰德在2019年通过LIGO观测到了一场只持续了几秒钟的引力波大爆发，他开始调查发生引力波大爆发的位置。结果他惊奇地发现，这场激烈的爆发竟然是发生在太阳系的内部，土星附近。这显然让他无法理解——这个程度的引力波大爆发只会发生在巨大且致密的天体之间，但是如果在太阳系内部真的出现了这种天体，比如说一个巨大的黑洞，那么整个太阳系内所有行星的轨道就会被黑洞巨大的引力所打乱，土星，以及太阳系所有的行星，甚至包括太阳在内的整个太阳系，也应该早就被摧毁，为什么布兰德还能够安全观测到这场引力波大爆发，却没有观测到太阳系内有任何的异常现象？最终布兰德发现，这个悖论只存在一个解释，就是在土星附近出现的是一个稳定的虫洞，这个虫洞连接了宇宙中遥远空间的两端，它的两个开口一个在太阳系内的土星附近，另外一端则在一个超大型黑洞附近，也就是电影中描述的卡冈图雅(Gargantua)黑洞，他所观测到的引力波爆发，实际上是来自虫洞另外一端的黑洞正在吞噬一颗中子星，这并未影响到太阳系的安全，但在这个过程中发出的引力波则有一部分通过虫洞传播到太阳系，进而被布兰德发现。
　　虫洞
　　虫洞已经成为一切星际穿越题材的电影中最必不可少的装置，这不仅是因为在理论上虫洞自身奇异的特性，也是由浩瀚的宇宙自身所决定的。人类目前的活动范围仍然被限制在太阳系以内，一方面是受到自身科学技术水平的限制，另外也要受到狭义相对论的限制。爱因斯坦的狭义相对论规定，光速是宇宙中最快的速度(大约为每秒钟30万公里)，人类驾驶宇宙飞船，无论使用何种动力手段(包括核动力)，都很难接近光速。太阳只是银河系中的一颗中等恒星，而人类所居住的太阳系本身是太阳的1000倍，光穿过整个太阳系都需要11个小时，而即使是以光速到达距离太阳最近的恒星，比邻星(Proxima Centauri)也需要4.22年，以人类目前的科技水平，甚至是在可预见的未来，都绝无可能到达(在电影中，库珀利用火箭从地球出发，到达土星都花费了两年时间)。太阳和比邻星，不过是银河系中的沧海一粟而已，银河系也只是浩瀚宇宙中的沧海一粟。那么人类想要进行星际旅行，唯一的可能就是借助虫洞进行穿越。
　　索恩与虫洞的渊源颇深。实际上“虫洞”这个名字就来自于索恩的博士生导师、著名的理论物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)。惠勒受到穿透了苹果表面的虫洞启发，给这种仅存于理论中的现象命名。而早在此之前，理论物理学家们就已经意识到了虫洞存在的可能性，这也源于爱因斯坦。爱因斯坦在1915年发表了描述宇宙中质量(能量)、引力以及时空之间如何相互影响的广义相对论，随后很快有人得到了广义相对论方程的一个解，这代表了一种可能性：存在着一种连接宇宙中两个遥远时空的“桥”，这种可能性在十几年之后又被爱因斯坦和他的助手罗森发现，因此这种理论中的宇宙桥被命名为“爱因斯坦－罗森桥”(Einstein-Rosen Bridge)，也就是俗称的虫洞。
　　虫洞仅能够存在于理论中，原因就在于索恩证明，它即使存在，也会极不稳定，这种奇异的天体诞生—膨胀—收缩—死亡的速度极快，更有可能是在微观尺度下的量子泡沫中随机的产生和消失，远小于原子尺度，因此完全不可能让人类进行宇宙间的穿越旅行。而且，要形成一个在理论上稳定的虫洞，需要大量有负能量的“奇异物质”，这在理论上也无法做到。
　　即使是在理论上可以实现，在宇宙中也很难“自然”形成一个稳定的虫洞，原因就在于人类目前观测不到任何有可能形成虫洞的天体。《星际穿越》中出现的其他天体，比如恒星、行星、黑洞、中子星等，人们都早已通过天文学观测得到了证实，但是人类在宇宙中找不到任何天体存在着任何可能演变为虫洞，而宇宙大爆炸过程中“自然”产生出虫洞的机会也是微乎其微。
　　尽管如此，要实现星际穿越、探索宇宙中各种奇异的天体、挽救地球，一个可以穿越折叠空间的虫洞仍然必不可少，否则人类连冲出太阳系都不大可能。索恩假设可以出现稳定的虫洞供人类进行宇宙穿越，同时这个巨大的虫洞就被放置在太阳系内，这如同在一个失火的房子窗口恰好出现了一个安全梯，如此体贴，不可能是一个巧合。那么，在电影中解释，只可能是一种更为高级的生命把虫洞放在那里，专门为了解救人类。索恩通过计算，设置了土星附近虫洞的大小：直径大约是1公里，长度则只有几十米，飞船穿越，应该是一晃而过。但是诺兰为了电影效果，还是将拍摄成虫洞漫长且内部充满了奇异的闪光，犹如是驾车驶过一个黑暗的隧道，这其实也是很多人对于穿越虫洞场景的想象。
　　黑洞
　　黑洞才是《星际穿越》整部电影中真正的主角，那个巨大的卡冈图雅黑洞是这部电影的主心骨。不仅是导演，索恩为了设计这个巨大的黑洞也是倾尽心血，使它注定会成为电影史上一个令人难以忘记的鲜明角色。正因为卡冈图雅黑洞的外观和行为在极大程度上符合当今的物理学理论，也正是由于黑洞的种种特性推动了情节发展，才使它如此鲜明，令人难忘。
　　黑洞同样也是广义相对论的产物。广义相对论描述了物质与时空之间相互作用的关系，真正开启了人类的宇宙学探索。索恩的导师惠勒曾经说，“时空告诉物质如何运动，物质告诉时空如何弯曲”。这句话就是对于广义相对论极佳的概括。物质(或是能量)可以使时空扭曲，而当物质的密度极大时，时空的扭曲到达极限，就会形成黑洞。从这个角度说，黑洞就是由卷曲的时空组成。在黑洞的视界范围内，任何物质，包括光线都无法逃脱，因此注定只能是一片黑暗，但在黑洞的视界周围，因为环绕黑洞的吸积盘的存在，又有可能发出光亮。在黑洞的中心，存在着一个时空卷曲到极致的点，称为“奇点”，在奇点处任何物理学定律都将失效。
　　黑洞听起来可怖且危险，实际上它是广义相对论自然而然的产物，尽管黑洞会吞没一切信号，人类不可能得到关于黑洞的直接观测证据，但已经有各种各样充分的间接证据证明，黑洞确实广泛地存在。在大多数星系的中央，包括银河系内，都坐落着一个巨型黑洞。银河系中央的巨型黑洞Sagittarius A*的质量大约是太阳质量的410万倍(也就是说它的引力是太阳的410万倍)，维系着整个星系。不仅如此，在银河系内还存在着大约1亿个小黑洞，这些小黑洞大多都是由质量在3～30个太阳质量之间的恒星在燃烧尽自身燃料后发生内爆，随后又发生塌缩形成的。这种黑洞的质量一般也是在3～30个太阳质量之间。而银河系中还有大约1亿颗恒星将在死亡之后发生内爆，进而塌缩成为黑洞。
　　因为恒星死亡而形成的黑洞，质量一般都不会太大，一般在100个太阳质量以内，而电影中索恩设置的超重黑洞卡冈图雅，质量远超银河系中心的黑洞Sagittarius A*，达到1亿个太阳质量，并且在进行着剧烈的自旋，这一切都是为了电影情节的发展而做出的合乎物理学理论的假设。这种超重黑洞不可能因为恒星死亡塌缩而形成，它们形成的原因人类目前还不清楚，有可能是由巨型的气体聚合形成，也有可能是黑洞相互融合形成。如同卡冈图雅这样的巨大的黑洞，虽然在宇宙中罕见，但也并非是绝无仅有。目前人类发现的最重的黑洞名为NGC1277，它的质量相当于太阳质量的170亿倍，距离地球2.7亿光年远，这个距离大约是目前可观测宇宙的距离的1/10。好在起码人类不用担心自己葬身于黑洞中，太阳系中并没有这样沉默的巨兽，最近的黑洞也距离地球300光年，不会威胁到太阳系。
　　约翰·惠勒对于黑洞也有过一个精妙的描述：“黑洞无毛”，也就是说，黑洞彼此之间并无巨大的区别，没有特性而言。只要知道了关于黑洞的两个参数：它的质量以及自旋速度，人们就可以通过理论而推断出有关这个黑洞大小、引力、引力透镜等一切特征。而对于卡冈图雅来说，索恩需要精心地设计这两个数字就行。
　　过于接近一个黑洞时，除了会被它吞没，还有另一个特性就是时间的流逝会变慢，这是由黑洞强大的引力场扭曲了时间维度造成的奇妙现象之一。爱因斯坦的相对论使人类摆脱了牛顿力学中的绝对时间(宇宙中到处都放着一块显示统一时间的手表)和绝对空间(宇宙中放着一把刻度精准、永远不变的尺子)的概念，“同时性”的概念变得极为精妙，时间的流逝成了相对性概念，其快慢与一个人所运行的速度和他身处的引力场强度有关。实际上，在地球上，因为地球的引力场作用，同样会出现时间膨胀的效应，随着海拔不同，时间流逝的速度也是不一样的，GPS定位系统就必须通过广义相对论对此进行修订。只不过因为地球的引力场相比于黑洞太微弱，普通人完全感受不到这样的差别。在黑洞附近，引力场极强的条件下，时间的流逝显著减缓，这样才能达到诺兰导演所需要的在米勒行星上停留一小时，地球上已经过了7年的“沧海桑田”的电影效果。
　　除了黑洞造成的时间膨胀的效应外，还必须要考虑其他更为现实的因素。在一个静止的黑洞附近，如果想达到时间膨胀了6万倍这样显著的效应，根据计算，米勒行星必须贴着黑洞的视界运转。在这种危险的区域运行，且不说米勒行星很可能会被黑洞的吸积盘所摧毁，它还会感受到巨大的潮汐力。因为距离黑洞太近，所以行星的近远两端感受到的黑洞引力完全不同，这相当于对行星进行了巨大的拉扯。在一个巨型黑洞的视界附近，这种力量会轻而易举摧毁一个行星，使行星表面的水分因为摩擦而变热蒸发，行星自身也就成为灰尘。
　　巨大的潮汐力与强烈的时间膨胀现象形成了一对悖论，导演需要一个在黑洞附近能够稳定存在的行星，但又不会被潮汐力所摧毁。在这种情况下，索恩通过计算，发现只有让这个相当于1亿个太阳质量的黑洞进行快速自旋，利用引力锁定米勒行星，才可能同时满足这个条件，这其实也是索恩自己的研究成果。1975年。索恩在研究黑洞自转时就曾经发现，黑洞自转的速度并非可以无限加快，如果黑洞自转的速度过快，它的视界就将消失，黑洞内部的奇点就会裸露出来，这是自然界所不允许的。为了防止这种情况出现，索恩推算，黑洞的自转速度越是接近极限时，越是更难以吸收和它自转方向一致的物体(吸收与自己自转方向一致的物体会使自转加快)，而更容易吸收与它自转方向相反的物体(这样会使自转减慢)，这样黑洞的自转就被限制在一个极限范围之内。索恩发现，电影中所需要的卡冈图雅黑洞自转的速度，恰好在黑洞自转的极限范围之内，这样，米勒行星在理论上就可以稳定地存在，而且它表面上每一个小时一次的巨大水浪可能就是由有限的潮汐力，或是潮汐力造成的行星地震所引发的了。
　　引力弹弓
　　与在野外驾车出行一样，进行太空旅行时人们最需要担心的就是，飞船燃料不够了该怎么办。在电影中，库珀等人驾驶飞船探寻卡冈图雅黑洞附近的三个行星，旅行途中还发生了意外爆炸，他们必须随时注意节省燃料。更何况米勒行星在黑洞附近的运行速度超过光速的一半，要想在米勒行星上着陆，飞船也必须要达到同等的速度才行。考虑到飞船此前花了两年时间才从地球到土星，利用自身的动力系统，无论如何也不可能达到这个速度。所幸在黑洞附近，他们非常熟练地运用了引力弹弓手段，首先利用一个围绕着卡冈图雅黑洞运行的小黑洞的引力进行加速(利用其引力加快自身的速度)，接近黑洞和米勒行星。之后再利用附近一颗中子星的引力场进行减速，进而与米勒行星实现同步，才实现着陆。
　　电影中通过引力弹弓手段达到接近光速的速度固然只可能出现在科幻电影中，但是实际上，人类的航天器利用天体引力进行加速或减速的引力弹弓手段并不罕见。美国航空航天局(NASA)在1997年发射的“卡西尼—惠更斯号”航天器为了节省燃料，就曾经利用木星的引力进行加速，快到达目的地时，又利用距离土星最近的一个卫星引力场进行减速，完成探测土星的任务。只不过是，在实际中利用行星或是卫星的引力进行的加速或是减速的效果远远不如电影中利用黑洞或是中子星的引力改变自身速度的效果显著了。
　　多出来的维度
　　在电影的高潮部分，诺兰导演又一次运用了一个此前曾经被使用过无数次的经典电影桥段：主角库珀驾驶着飞船中的着陆器纵身一跃，与飞船里的机器人TARS先后跳进了卡冈图雅黑洞的视界以内，把女主角推回到了一个安全区域，而库珀则踏上了死亡之路，注定无法再逃出黑洞。
　　当两个物体相互作用时，作用力与反作用力大小相同，方向相反，这就是著名的牛顿第三定律。库珀自己身陷绝境而推出女主角(虽然因为彼此质量相差太大，效果可能微乎其微)，彼此间隔绝着黑洞的视界，这如同一面单方向的墙，库珀仍然可以听到女主角的呼叫，女主角却永远都看不到库珀掉进黑洞。因为时间膨胀的原因，她会看到库珀跌落的速度越来越慢，无限地接近黑洞视界而不会掉入其中，而后库珀的形象越来越红，最后变黑消失不见(从库珀处传到飞船的光子因为黑洞引力发生红移，直至超出人类视力的频率范围)。
　　库珀跳入黑洞中之后，他与黑洞之外的一切联系在视界处被完全切断，但是他与同样跳入黑洞的机器人TARS之间的联系却与在黑洞外面时没有什么区别。因为卡冈图雅是一个极大的黑洞(半径与地球环绕太阳运转的轨道半径接近)，所以当他们跳过黑洞的视界时并没有任何特殊的感受，也没有因为黑洞的潮汐力而被迅速撕裂。与此同时，库珀和TARS获得了融合广义相对论和量子力学的最佳条件，他们终于可以活着在黑洞中采集数据，虽然这些数据注定不能被发送出去，这其中也有着一种“朝闻道，夕可死矣”的毅然决绝。
　　量子力学和广义相对论都诞生于20世纪初，经过了100年的发展，这两个学科已经成为当代物理学的两个支柱。量子力学主要是描述在极小的微观领域内物质的运动规律，而广义相对论则是描述在极大尺度，或是物质密度极高的条件下，物质和时空的相互作用规则。在20世纪中期，物理学家们就已经意识到了，广义相对论和量子力学彼此间不能相互协调。这两种理论所主宰的领域并不相同，但是试图把它们融合在一起，形成一个大统一理论的尝试至今为止全都失败了。当今物理学的“圣杯”，所有当代物理学家的最终追求，就是获得一种融合了这两种理论的“量子引力理论”。如何才能获得这种理论？物理学家们认为，在这两种理论同时起作用的领域内进行真正的观测，获得数据，就有可能得到启发。
　　库珀和TARS纵身一跃，终于获得了这种物理学家们梦寐以求的机会，而TARS也抓住机会，迅速获得了观测数据，这是融合两种理论、建立完整的量子引力理论的关键。而就当库珀做好牺牲的准备时，他和TARS一起进入了一个“超立方体”，在这个高级生命为了拯救他们而特地放置在黑洞中的超立方体中，时间维度对库珀打开了。
　　人们生活在三维空间中，而后相对论结合了时空，把时间变成了一个特殊的维度。人们在空间中可以自由游走，而时间维度的特殊之处在于，根据狭义相对论，尽管在不同情况下可能彼此前进的速度不同，人们在时间维度中都只能前进而无法后退，也就是说，人们无法“回到过去”。但是，空间除了前后、上下、左右三个维度外，还有没有其他维度？此前物理学家们并不相信，认为更高的维度只能是数学游戏而已。在1984年，两位物理学家迈克尔·格林(Michael Green)和约翰·施瓦茨(John Schwarz)在进行量子引力理论研究时发现，在更高的维度数中，量子力学和广义相对论有可能相互融合，这个理论发现开启了一个如今在理论物理学领域炙手可热的研究领域——弦论。在弦论中，除了一个时间维度外，空间实际上存在有9个维度，人们只能感觉到其中的3个维度，而另外6个维度在卷曲起来中，使引力不至于发散得过快，以至于无法形成星系。从此以后，对于更高维度空间的研究不再是数学游戏，而是成为严肃的物理学探索。在电影中，出于视觉效果的考虑，导演并没有展现出多余的6个维度，而只是展现了多出的一个维度，在这个维度中，时间维度也展开了，库珀看到了自己和女儿的过去。原来，以前发给自己信息的人就是他自己。
　　回到过去，在电影中使时间旅行成为可能，这将使电影陷入到一个循环的悖论中，也是物理学定律所不允许的。为了解决这个难题，诺兰导演做出了设定：在超立方体中，如果黑洞的视界一样，光只能单方向传播过来，过去的自己则看不到超立方体中的一切。另外，一切的粒子、相互作用、场等物理学实在也无法相互传播，这在极大程度上限制了时间旅行的可能。那么，库珀如何把他收到的在黑洞内部的观测数据传送给他已经成为物理学家的女儿，进而解救人类？他只能利用唯一可以从超立方体向过去传播的力，引力。
　　库珀收到了同在超立方体内的TARS传来的量子引力数据，希望把它传给自己的女儿。但是他发现，他在时间维度上，无法与过去的自己相互联系，他只能单方向收到来自过去的信息，他的女儿却听不到自己的叫喊。但是他马上意识到，引力可以穿过各个维度，进行时间旅行，正因为如此，他用力地反复敲击他女儿房间的书架，产生的引力场使书架上的一些书掉落在地上，这正是他女儿长久以来追寻的“鬼”。也就是说，他可以通过引力作用与他的女儿进行联系。他在收到机器人TARS传来的数据后，掌握了如何利用重力与另一个世界联系，进行时间旅行的方法。他敲击表针，利用摩斯代码与女儿联系，终于把在黑洞里取得的量子引力信息传送出去，解决了难题。
　　在另一个空间维度中，时间维度展开，得以进行时间旅行，这固然是导演出于剧情需要而进行的幻想，超出了目前物理学范畴，但在另一方面，也说明了很多物理学家相信，要解决量子引力问题，需要引入更多的维度。至于这个超立方体为什么会出现在黑洞的内部，恰好拯救了库珀于绝境，如同在太阳系内忽然出现了一个虫洞，只能说是更高等生命的有意为之了。

　　纵观《星际穿越》电影，故事与情节并不算新鲜，之所以让其成为一个“现象级”的科幻电影，就因为其中对于科学理论尽量忠实的视觉体现。电影中对于卡冈图雅黑洞的展示，是迄今为止最为准确的描述，在快速旋转的巨型黑洞的周围，围绕着一圈炽热明亮的物质，同时由于黑洞的引力作用，使经过它的光线也发生偏转，造成引力透镜现象。这使得人们在远处观察黑洞，会看到在一个接近圆形的黑洞周围有一个几乎对称的光圈，这些现象，都在电影中得到了忠实的体现，在电影院中看到的视觉效果极为惊人。尽管导演在电影中为了视觉效果做了一些妥协，也有一些难以解决的问题，比如说在三个行星附近并没有一个稳定的恒星存在，因此要想获得能量，只能通过黑洞附近的吸积盘。但是当行星远离吸积盘时，也就必将陷入极度的黑暗和冰冻中，在接近黑洞时又可能会因为引力问题引发行星上的地震和火山爆发，这些在电影中并未体现(电影中的三个行星的天空都被设置为阴天，看不出光和热量的来源)。
　　《星际穿越》因为众多科学家的参与，以科学的态度尽可能准确展示出一幅奇异而壮观的宇宙景象，必将成为科幻作品的新标杆。它已经在世界上引发了众多关于宇宙学的讨论，也必将开启很多人对于物理学和宇宙学的兴趣和爱好，甚至可能改变很多人的人生轨迹，这可能也就是在电影带来的视觉享受之外，科幻作品最大的价值了。
　　(本文写作主要参考了基普·索恩的《〈星际穿越〉中的科学》一书)
编辑：SN123