電影中的物理現象，看懂電影必須了解的物理知識！

《決戰猩球》和愛因斯坦的狹義相對論

三名宇航員在太空飛行中意外被捲入「時間空洞」，被迫降落在一顆由猩猩統治的陌生星球上，而那顆星球其實就是幾千年後的地球。物理學家反覆咀嚼這部電影的情節之後發現：很多人認為狹義相對論使得時空旅行成為可能，但是這個例子恰恰說明，狹義相對論使時空旅行成為一種挑戰。

根據狹義相對論，在這部電影里，以這幾名宇航員自身為參考系，他們持續飛行了一年半，而其間地球上的時光已飛逝了2000年——根據狹義相對論法則，這是真實的一幕。但是，這怎麼可能呢？因為，無論從哪一個參考系進行觀測，光速(c)都是恆定的，通過一系列邏輯推理，愛因斯坦證明了：兩個事件之間的時間間隔長度，取決於你對之進行觀測的參考系，所以自然而然就會有這樣的結果。

根據狹義相對論，任何質量不為零的物質，其運動速度都不可能超過光速。但是，當你運動的速度足夠接近光速的時候，就會出現時間膨脹。時間膨脹公式如下：Tship = Tearth(1-v2/c2)1/2(相對於地球來講，太空船必須以v = 0.9999997c的平均速度飛行，才能獲得《決戰猩球》中那麼長的時間膨脹量。)

因此，雖然從理論上來說，假如你的飛行速度足夠接近光速，你就能很快到達一個地方。但是，當你到達目的地時，你很難搞清楚地球上今夕是何年，總統是何人。當你返回地球時，你的孩子可能比你還老。至少，這會讓你感到尷尬。

《星球大戰》里的太空「傳奇」

說白了，《星球大戰》基本上就是一系列以太空為背景的恃強凌弱的冒險。相關的幾部電影都不像科幻小說那樣注重「科學」原理，而是違反了許多簡單的物理學原理。有一個違反物理學原理的例子顯而易見(這在改編成電影的科幻小說中普遍存在)：我們聽到影片中的戰鬥轟炸聲不絕於耳，這些「太空中的巨響」其實不可能存在。

我們知道，聲音不可能通過真空進行傳播。然而，在相關幾部電影里，每一個跟太空有關的場面中(尤其是在太空戰爭中)，每當各種星球巡航艦和戰船齊齊開火時，我們這些電影觀眾都能「享用」到各種各樣的聲響：呼嗖聲、尖嘯聲和爆裂聲等等。

然而，導演喬治·盧卡斯和他的編劇團隊的確承認，想要在一個個相距遙遠的星系中穿梭飛行(不受時間膨脹影響)，電影中的人物必須想辦法快速到達那些地方，而方法就是鑽進「超光速」飛行器里。實際上，「超光速飛行器」無法用任何(科學)道理來解釋，只是一個必要的情節設置。

不過，或許愛因斯坦的廣義相對論可以證明「超光速飛行器」的存在是合理的，我們來看看下一部科幻電影的分析，這部電影做了超光速旅行的嘗試。

《黑洞表面》和廣義相對論的「恐怖」之處

在恐怖科幻電影《黑洞表面》中，精神狀態不穩定的威爾博士向我們描述了一個人怎樣才可能繞過狹義相對論中的光速極限：威爾博士拿了一張紙，在紙的兩端畫了兩個記號，表示這兩個記號是距離能多遠就有多遠的兩個地方。然後，他把紙折起來，讓那兩個記號相互挨著。他解釋說，假如我們對空間也能夠這麼做，並且能夠跳躍穿越這樣的「捷徑」的話，我們就能在距離極其遙遠的星系裡以極短的時間穿梭旅行，而不會違背狹義相對論中所指的物質運動速度不可能超過光速這一原則。是的，威爾博士雖然很瘋狂，但他可不笨。顯然，他對廣義相對論也略知一二。

廣義相對論稱，物質可以讓時空彎曲。因此，從理論上來講，假如你能夠創造一個足夠大的引力場，你就能在時空中把遙遠的兩個地方拉在一起，非常接近。

這個設想聽起來前景光明，但仍有幾個大問題：第一，任何一個引力場，假如它足夠強大，能夠做到以上假設的話，那它就會摧毀你的宇宙飛船。第二，製造這樣一個引力場所需要的能量之大，是完全超乎我們的想像的。第三，即使你找得到一條連接兩個端點的路徑的話，你也可能陷入上面兩點提到的麻煩里去。

《星際旅行：深空九號》有一個「蟲洞」

在電視系列片《星際旅行：深空九號》中，劇本作者採納「蟲洞」這個概念，作為主要的情節主旨。在太空站附近，一個巨大的蟲洞連接著一個星系的遙遠組成部分。這樣的場景有可能嗎？太空旅行者可能以某種方式創造一種「推進系統」， 通過造成蟲洞而起作用，形成連接宇宙中遙遠區域的橋樑？這點也許能做到，但「蟲洞」並不是在任何時候都能很快形成的。

蟲洞實際上可能是一個「奇點」（天體物理學名詞），這使得它很難應付。同時，蟲洞存在的時間極短，稍縱即逝，以致於你很有可能在穿越它之前就被其中的黑洞毀滅了。因此，與其使用蟲洞這個「彎曲」空間的方法，我們還不如改弦更張，來試試「彎曲速度」。

《星際旅行》、《星際旅行：下一代》、《星際旅行：深空九號》、《星際旅行：航海家》、《星際旅行》…...等等

對於我們所看到的各種各樣的電視劇、電影(比如《星際旅行》中的情景)如果非要用難以理解的專業術語去證明其正確性的話，那些情節也許跟「物理學」絲毫不沾邊。令人讚許的是，這些劇本作者對物理學沒有置之不理，而是儘可能努力試著去引入真正的物理學原理。

實際上，劇本作者經常從一些帶著高度猜測性的現代物理學理論前沿中跳出來，捨棄有趣的想法，試圖證明一些技術性的情節設置是合理的。科幻連續劇《星際旅行》這一點就很討人喜歡——《星際旅行》從一開始就為劇中情節設置了「曲速引擎」，以此周遊太空星系。下面讓我們來看看這種設置是怎樣起作用的。

此外，還有一個目前理論性很強的概念——「阿庫別瑞引擎」。物理學家阿庫別瑞應用相對論公式表明，我們可以想像出一個裝置，來伸展飛船後面的空間，同時收縮前面的空間。這樣，太空中原本遙遠的兩點之間的路程就被大大縮短了。

不論如何，「曲速引擎」的理論有可能會由我們以後的幾代人變成現實，這麼一想，我們深感欣慰。

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