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星际穿越:一场说走就走的旅行
2014/11/20 11:24:45  中国青年年报  张渺  

 

 

在这里,时间被实体化,横七竖八地摞在一起,就像播放器的进度条,可以被随时快进和后退。原本看不见摸不着的引力,也像琴弦一样,在库珀的手指尖上被任意拨弄。一切已知的物理法则,在这个奇妙的高维度空间,似乎都被彻底颠覆。

 

这个五维空间,存在于电影《星际穿越》里。那是导演克里斯托弗?诺兰的太空旅行史诗新作。电影描述了一个不怎么美好的近未来,那时,某种“专门欺负叶绿体”的病毒,侵袭了地球上绝大多数植物,人类能种植的粮食只剩下玉米,但也处于灭绝的边缘。

 

退役宇航员库珀被征募到了NASA(美国航空航天管理局),执行一个孤注一掷的任务——飞向星辰大海,寻找另一个能供人类生存的星系。

 

著名天体物理学家基普?索恩是该片的坚实后盾,提供了各种物理学上的靠谱数据,还帮助建造了影片中那个“有史以来最为真实的黑洞模拟”。这位胡子拉碴的科学家,甚至可以在这部电影上映后,发表两篇科学论文。

 

有着物理学家帮忙一起欺负观众,这下子,诺兰放开了手脚。《星际穿越》是一部地地道道的硬科幻,“虫洞”、“黑洞”,尤其是那个能把人脑袋绕晕的“五维空间”。

 

来看看维度到底是个啥。用几何来类比的话,点是零维,线是一维,平面是二维,立体空间则是三维,第四个维度是时间,从理论上来说,五维则是把时间实体化的维度,六维有点像是平行宇宙,还有七维、八维、九维……

 

人类就是生活在三维空间里、能够感知到四维空间的生物,对我们来说,理解比我们低的维度要容易得多,再往上想,不行,脑子不够用了。

 

那么别管那些生僻的名词了,来,先跟着我来一场简单的维度旅行。

 

首先要找一根一尺长、一巴掌宽的纸带子,把纸带的两端对准,用透明胶带贴上,我们就得到了一个纸环,环的外侧是一个曲面,内侧是另一个曲面。拿着笔在纸环的外侧面上画线,线条跟纸环边缘平行的话,这条线永远也画不到内侧去。

 

现在再找一根纸带来,这次,我们需要把纸带的一端翻转180?,拧成个麻花,再把两端粘在一起。试试看在这条新的纸环上画线吧,你会发现,环的内侧和外侧被打通了,连成了一个曲面!

 

这条被命名为莫比乌斯带的玩意儿,就是一个建立在二维空间里的三维模型。假如那个纸环上有生命的话,他们会发现,自己居住的世界突然被扩展了,原本看不见、到不了的地方,在空间被扭曲之后,连接在了一起。

 

而在电影《星际穿越》里,把四维时空“扭曲”成五维莫比乌斯带的,是某种生活在高维度里的未知生命。对他们来说,时间“就像一个可以翻过去的山头”,回到昨天或者前往明天,是一场可以说走就走的旅行,拎个小包就能去了。

 

可以想象,从高维度的空间看低维度,简直是“一览无余”的。假如我们就是那条莫比乌斯带上的二维生命,我们眼中的世界,就只有杂乱无章的点和线,只有到了三维的世界,才能看到所处空间的全貌。

 

科幻小说家刘慈欣在他的作品《三体》里,也描述过从高维宇宙看三维世界的场景,“原来封闭和被遮挡的一切都平行并列出来”,甚至能“看到每一个封闭容器的内部”,仿佛整个世界的所有细节都汇集成海量信息,“聚集在周围,色彩斑斓地并列呈现出来”。

 

看上去很美,也并非不可能,下面问题来了,现实生活中的我们,有没有可能真的拎起小包,说走就走,来一场高维度空间的旅行?

 

事实上,物理学家史蒂芬?霍金曾提出过,他的宇宙模型是十一维的,在霍金看来,人类如果想描述现在已知的宇宙,只有长、宽、高、时间这4个未知数是不够的,要加到11个未知数之后,宇宙的很多结构才能得到合理的解释。

 

也有科学家认为,尽管在宏观上来看,人类目前所处的时空是四维的,但高维度的空间其实一直都在微观粒子的内部存在着,这涉及量子物理学的范畴,足以让文科生和大部分理科生皱起眉头。

 

而对一部科幻电影来说,所有这些关于高维度空间的理论和想象,都能成为灵感,最终呈现为绚烂的画面,震得观众说不出话来。

 

 

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