爱因斯坦定义了一个世界线来解释时间。粒子在四维时空中的所有坐标集合(即任意时刻的位置)形成的连续曲线就是世界线。粒子的全部历史都无法逃脱这根曲线。如果粒子在这个弯曲的时空中的世界线绕了一圈,像圆环一样回到了原点,世界线闭合了,那么这个粒子就回到了过去。一个物体中所有的粒子世界线都闭合那这个物体就回到了过去,如果它周期的世界所有的世界线集合都闭合了,那么这个世界就时空倒流回到了过去。但这时爱因斯坦的宇宙是静止宇宙,是基于可观测宇宙在时间和空间各向同性的结果得出的。也就说物质的舞台(时空)是静止的,在这个静止的舞台上允许摆出和以前一样的粒子组合。但后来哈勃证明宇宙不是静止的,宇宙在膨胀。哈勃的膨胀宇宙得出物质在动,承载物质的这个舞台—宇宙也在动。物质粒子的世界线的坐标在改变的同时,坐标轴也在改变,这时候它的世界线就再也无法受控的返回到原来的位置了,因为那个坐标随着坐标轴的改变永远的失踪了。用这个模型去描述时间的时候,时间就只能单向流逝,再也无法回头了(也有人用热力学和熵去解释)。这就是艾米利亚说的时间无法返回。

四、关于时间
        时间对于任何人都是公平的。库珀虽然比他女儿年轻了几十岁,但在他自己的参考系里面只活了那么几年。他身上的表和他的生物钟也都只走了那么几年,他只是掉入了狭义相对论的钟慢效应,并没有获得额外的时间。另一方面你可以通过钟慢这种方式穿越到未来,但你无法遇见未来的你自己,因为那不符合物质守恒定律。

       本来想再写点五维和n多维的超弦理论。在这个框架下面的宇宙有可能能将量子力学和相对论统一,解救爱因斯坦困境。不过其实与本片关系更远了,还是打住吧。

三、关于时空弯曲(这部分及之后和剧情关系不大,不感兴趣的可以可以不用看了)

二、 关于重力(这部分有剧透)
       母舰是通过像离心机旋转一样获得离心力来模拟重力的。但这个离心力如果用来建大规模的人类居住太空站会有很大的问题。首先它在旋转,会导致头晕,要不停的吃晕船药。另外,高速旋转会导致阳光一会儿有一会儿没,像脉冲一样,5分钟一个日夜,植物无法完成正常生长。后最墨菲解决重力方程后建立了库珀空间站,我们可以看到棒球场上的小草和在地球上一样均匀的照射着日光,没有眩晕和脉冲现象了。
       那么离心力是什么?能用它来制造重力吗?离心力就是惯性力。重力或引力和惯性力有什么关系?这是个大问题,爱因斯坦这个世界上最聪明的脑袋都用了10年才为引力推算出一组二阶非线性偏微方程,并以此为基础建立了广义相对论。这个方程难极了,至今都没有几个有用的解,这就是耗尽布兰德教授和墨菲两代人都只得到各种无用解,并贯穿全篇的所谓的方程。最后只能靠库珀和墨菲串通起来作弊,让库珀跳出考场这个维度去找标准答案,然后再通过传递小纸条回考场给他女儿才得到有用解。并最终以此建立了真正适合人类居住的引力场基地。

       前面所有内容均为影片相关的影评描述,非科普内容,错误难免,拍砖头千万轻点。

        时间无法倒流?那库珀在黑洞中不是时间倒流了吗?对的,那也算某种意义上的时光倒流,但爱因斯坦和哈勃计算实验得出的宇宙,是基于4维时空的,而黑洞中那个时空被诺兰定义成了五维时间。黑洞内部由于无法传递信息,已经超越了可观测宇宙,可以不符合物理定律,而这些非数学计算推导和物理观测的所有宇宙理论和想象都被称为可了民科,或者是艺术、哲学范畴。
        
        那么就没有超越时间的五维了吗?应该有,因为再后来有了霍金宇宙。我们看不清四维时空是因为我们身其中,如果在四维时空外面再加一维,那么就可以顺着这个维度爬升跳开自己原本所在的时空看清我们所处的宇宙。时间流逝后将留下了信息,追踪这些信息我们就能看到过去。据此甚至可推算至接近时间开始的时候,这已经是非常大的尺度了。但如果在更高的维度看我们的宇宙,将能观测时间的开始和结束(听起来太玄乎了,但如果你把时间理解成运动那就简单多了,时间的开始就是宇宙膨胀前物质挤到无法动弹了嘛,不动了时间就是0了嘛)。在更高的维度就能看到整个宇宙的运动,如果宇宙膨胀结束后再开始收缩,之后甚至再膨胀,那么那个舞台的坐标轴本身就是个可逆的循环,在宇宙收缩回原来大小的时候就把那个失去坐标找回来重现了,这时候就有机会让世界线闭合了。穿越时间重新成为了可能。

     

        关于时间爱因斯坦提到了粒子的观念,这将造成了极大的麻烦。爱因斯坦为宇宙宏观世界建立的相对论和普兰克等人创立的研究微观粒子的量子力学这两大现代物理的支柱却是不自洽的,无法相互适用和解释,这给现代物理学造成了极大的困扰,这点片子里布兰德教授和墨菲讲了。在粒子的尺度时间可以是不连续的,运动也可以是不连续的,坐标是可以直接跳跃。最典型的列子就是电子跃迁,电子是从一个轨道上直接跳到另一个轨道,中间没有轨迹,所用时间是零或者是负数,速度也可以认为是超光速或无穷大的。
这时候就会出现一个粒子在四维时空中,在给定的时间上即在这个位置,也在那个位置,那这个世界线还怎么画的出来?爱因斯坦说上帝是不掷骰子的,一切都是确定的。但事实上爱因斯坦真的遭遇了掷骰子的上帝的时候,这个困境将是巨大的。

五、最后

        库珀天真的问可以返回到过去吗?艾米利亚说时间可以收缩可以膨胀,但不可以回到过去。为什么不能回到过去?这要从时间说起,时间是什么?
时间只是描述物体运动的一个计量单位,但它的存在和长度却是以物质的运动来测定的(比如地球的自转运动定义天,绕太阳公转运动定义年,时钟运动定义小时分秒,原子内部的周期频率运动定义原子钟)。也就是说我用时间去测量和描述运动,也用运动去测量和描述时间,你不觉得这是个可笑的悖论吗?所以时间其实是不存在,是人们创造出来的一个概念,时间就是运动,运动就是时间,严格来说我们其实不需要相互去定义,只保留运动就够了。

        作弊的过程原计划是让机器人进黑洞,传递纸条的。这个反弹能量足够库珀和艾米利亚一起到第三个星球了。但前面有铺垫说机器人和人是有区别的,机器人没有求生和爱的本能。如果单独让机器人进去,那么黑洞就真黑了,不可能有任何可用的信息传递出来。最后艾米利亚可以和库珀一起到第三个星球,但那就只有B计划了,A计划破产,她女儿和地球人只能在地球上等死了。所以瞬间划过脑海的选择应该是对家人的爱战胜了求生的本能,他决定亲自赴死去黑洞一试。之后他真用爱这一机器人缺乏的关键元素完成了从黑洞传递信息作弊这一不可能完成的任务。这是库珀和他女儿的作弊,更是导演诺兰破坏硬科幻的作弊。当然诺兰的作弊不只这一点。后来黑洞缩塌后吐出了库珀,库珀获救。这段剧情就是为了Happy
Ending而设计的,更大且毫无意义的作弊。如果剧情变为库珀传递纸条后,最终被黑洞吞噬,连粒子都粉碎在奇点,成为悲情英雄;或者干脆像Lucy一样在他自己的维度中永生,成为能翻阅任意时间宇宙大百科的高级图书管理员,但再也不会到人类的四维空间去了。我认为这样的剧情处理会更有张力。诺兰兄弟两最后明显手软了。

       再回头来说引力和惯性力关系的思考。为此爱因斯坦提出了等效原理,就是说如果你在一个密闭的电梯轿箱里获得一个G的重力,你将无法区分自己是在一个太空加速火箭里获得的惯性力还是在地面获得的引力,这两者是等效的。也就是说引力其实就是惯性力。按我们正常的理解地球绕着太阳转是引力和惯性力平衡了,这也是牛顿给出的解。而在爱因斯坦这颗地球有史以来最强大脑的数学推演下,地球居然没有受到引力作用,也没有受到离心惯性力的作用,更没有做绕圈运动,而是在太阳造成的弯曲时空里中做惯性直线匀速运动。我们理解的地球绕圈运动居然是因为太阳把自己周围的时空弯曲了,地球那根本应跑向无穷远的惯性运动直线被太阳生生的弯成了一个闭合圆圈,无限无界的直线变成有限而无界的圆圈(如果你有足够的想象力把这个一维的构想扩展到四维,那就是时空弯曲有限无界的宇宙)。这也是平面几何和非欧几何的差别,这个差别也是爱因斯坦广义相对论灵感的来源之一。只要把太阳系的这个时空展平成平面几何,那么地球其实做的就是惯性匀速直线运动,没有引力也没有惯性力。所以引力就被爱因斯坦定义成了时空弯曲的曲率,而不作为一种力。他认为引力和电场、磁场差不多,是物体运动时作用于周围时空,导致时空弯曲的一种场-引力场。包括地球和任何宇宙参考系产生的万有引力都可以适用时空弯曲这个解,这也是广义相对论的核心理念。但这个理论超越了人类的想象力,而爱因斯坦认为这个超越至少是50年。时空弯曲就是本片虫洞穿越的理论基础。

一.关于电影
      情节没啥好说,诺兰这次没卖弄,也没啥超越理解力的地方,孩子都看得懂。但接近3小时、2D、胶片,实景拍摄,连沙尘暴都是用鼓风机人工吹起来的,没用动画模拟,这样真诚的片子无需更多言说,已经是又一座丰碑了,五星妥妥的。

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