科幻电影中的物理常理.pdf

浅析《星际迷航11》中的物理常理120301064 刘莹 历史系《星际迷航》是根据美国著名科幻影视剧系列《星际迷航》改编的电影，由杰弗里·雅各布·艾布拉姆斯导演本片是《星际迷航》系列电影第11 部，其主要角色为《星际迷航：原初系列》的人物，并由新一代的年轻演员饰演电影描述了詹姆斯· T·柯克与斯波克在联邦星舰企业号上相遇，并协力对抗未来的罗慕伦人尼罗的情节它描述了一个乐观的未来世界，人类同众多外星种族一道战胜疾病、种族差异、 贫穷、偏执与战争， 建立起一个强大的文明随后一代又一代的探险家们又把目光投向深邃的宇宙，竞相探索银河系，寻找新的世界、发现新的文明，散播和平与理解星际迷航 11 以超凡的视觉效果，一波三折的情节，无愧于继星球大战系列之后的又一部科幻类史诗级大作的称号在这部电影中， 涉及到了许多物理现象，那么这些现象符合物理常理吗 ?现实生活中能够实现吗？1、人工黑洞电影中，由于超新星的出现，人们创造一个人工黑洞，想通过携带“红物质” （red matter ）的飞船“水母号”消灭超新星然而，黑洞的视界困住了星舰，并把它们送到了过去在最后被点燃的红物质在纳拉达号的甲板上层制造出了一个黑洞。

纳拉达船员们射出并引爆了所有的曲速反应核，爆炸产生的冲击波将星舰推离了黑洞这就是人工黑洞的产生2、翘曲飞行为了实现超空间旅行，五花八门的幻想特技在《星际迷航》中轮番上阵——翘曲飞行、虫洞、三维传输器、全息幻觉甲板等等对观众来说，翘曲飞行是一种炫技；但对“企业号”来说，这是它的基本技能 为了故事情节的需要，主角必须在光年量级的银河系中，迅速地从地球到达另一星球企业号的翘曲飞行， 是将普通空间中距离甚远的出发地和目的地，在高维空间上重叠在一起，从而来实现超光速旅行并且随着企业号的升级换代， 这个公式还被不断加入新的参数来进行修正和完善，尽管它从未直接在电视画面中出现过科普作家张旭表示， 从柏拉图到牛顿再到爱因斯坦，虽然物理学概念理论已经天翻地覆，“但支撑物理学的因果律岿然不动” 比如，炮弹要先打出炮膛才能击中敌人，不可能炮弹先击中敌人再打出炮膛，相对论不允许超光速，“因为超光速破坏因果律，物理的逻辑性就消失了 ”《星际迷航》聪明地使用了翘曲飞行，既不破坏因果律，又实现了超光速 表面上， 它是在很短时间里到达光速都到达不了的地方， 实际上飞船在负能量密度的奇异物的支持下，改变空间物理结构、建立捷径缩短空间距离，让太空船在时间上“打败光速”航行。

3、虫洞——在宇宙中“穿越”美国理论物理学家索恩(Kip Thorn)提出的著名“虫洞”理论和翘曲飞行有异曲同工之妙1916 年，爱因斯坦广义相对论发表后的几个月， 史瓦西在爱因斯坦引力场方程里发现了一个解——著名的史瓦西解1935 年，爱因斯坦和其学术助手罗森在一篇论文中，把连接宇宙中两个遥远区域之间的假想通道称为“桥”——后来这被称为“爱因斯坦- 罗森桥”，也就是“虫洞”假设我们生活的普通宇宙是一个苹果，人类是生活在宇宙表面的虫子 他们只有能力在表面爬来爬去，如果有一天他们认识到他们说明的果面是曲面，并且具备了咬穿果面的能力，虫子在苹果里“咬”了一个洞那么，从一地到另一地的距离就也要比果面距离短很多我们的宇宙未必就是平直的、朴素的，有可能存在更高维的空间地球距离织女星是26.5 光年，但若通过一条虫洞连接它们的话，也许就才1 千米不过，以虫洞来进行超光速旅行所面临的问题，那就是怎样保证虫洞的开放时间索恩的最终设想是以具有“负能量密度”的奇异物作为保持虫洞持续开放的物质条件，由此虫洞将被改造成违背因果律的时间机器用于星际航行此外，用两个黑洞来作为虫洞也成为一种假设也被提出4、光波传送——回到过去，飞往未来《星际迷航 11》中，年少不羁的寇克被分解成“量子”，被放逐到雪地里，遇到怪物袭击，意外地见到了老年史巴克。

寇克的这一奇遇之旅是“企业号”的“光波传送系统”实现的这一高科技传送装置也是一时间机器，能让企业号的成员到达任何地方这一装置是虚构的可为了实现时间旅行，众多的时间机器被设计出来 而其相关理论都源自这样一个观念：和构成空间的三个维度一样，时间也是一个可变的维度1905 年之前，物理学家们认为，时间如同一支射向未来的箭，射出了就不会转向而要想让时间倒转，就需要超光速然而，光速是一个无法逾越的极限李淼指出，无论是经典力学还是量子力学，光速都是无法超越的然而也有特殊情况，那就是在量子力学范畴中的纠缠态量子物理学认为， 一对相互作用的微观粒子可能有着某种特定的联系对其中一个粒子作用， 可能同时对另外一个同时产生影响，即使两者已经相距很远 很显然，这种同时作用超越了光速与此同时， 科学界无数的假说在破解着超光速的难题，从而为时间机器的超光速之旅找到依据1937 年，荷兰物理学家J. van Stockum 从爱因斯坦场方程中得到一个解，指出有一根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间曲线1949 年，奥地利数学家哥德尔 (Kurt Godel) 发现一个爱因斯坦场方程的解，描述了一个旋转但既不膨胀也不收缩的全宇宙。

从理论上而言， 它允许时间旅行当然，我们观测到的宇宙正在膨胀，但并没有呈现出转动李淼指出，尽管现在出现了一些对爱因斯坦场方程的解，但目前对于时间机器的假说中大都是关于这种闭合的类时曲线科学与科幻总是在双向推进出现在科幻影片中的一些高科技正逐渐变成我们的现实下面就是一些现实中的技术1）军用激光枪“单兵便携式非致命激光步枪”是由美国空军研究实验室定向能总部研制成功的 它采用一种带有两个不同波长的激光系统可使敌人暂时失明它与《星际迷航》中的光炮来福枪颇为相似2）透明铝盔甲透明铝盔甲已被美国军方作为一种轻型、高强度材料进行测试ALON 是一种类陶瓷材料，具有非常高的耐压强度和耐久性，比传统玻璃钢材料的性能更出色《星际迷航》中的透明铝材料与 ALON 有着相似之处3）语言翻译器《星际迷航》中“企业”号成员经常会接触星系中其他智能生命，当遇到不同星球的语言时，他们会使用“宇宙翻译器”将外星语言翻译过来 在现实中，美军在伊拉克使用的Phraselator翻译器也能够进行语言翻译《星际迷航》这部电影中还有许多神乎其技的高科技，此间不一一列举， 即使现在的科技水平和理论无法实现，单时代的进步总会有人能够实现真正意义上的时空穿越，到达外太空， 遨游于星际。