1、科幻電影中的物理意義學院：物理與電氣信息工程學院專業：自動化班級：姓名：學號：科幻電影中的物理知識word.科學并非“在實驗室里只有科學家們才聽得懂的悄悄話” 是一門所有人都可以討論的學問。科學家們的研究內容常常被用做科幻電影的主要素材。可是在很多情況下，在編劇們創造性的添加了自己的幻想之后，影片本身卻常常會違反最基本的物理規律。也許你已經知道，迄今為止規模最大的粒子加速器大型強子對撞機(LH。將于年內運轉。兩位俄國數學家預言，它有可能被證明是世界上第一臺時間機器。穿越時空總是能讓人產生濃厚的興趣，也成為很多科幻電影，對于眾多科幻電影，"時間旅行 "即穿越時空常常成為它們的

2、靈感源泉維護因果律的如12只猴子(12 Monkeys),挑戰因果律的如終結者 (The Terminator) 系列， 改變汗青的如羅拉快跑(Run Lola) 、蝴蝶效應(The Butterfly Effect) 同物理學家們所爭論的一樣，這些影片無一不牽扯到時間旅行的因果律問題。要想在過去、現在和未來間自由穿梭，只有在時間機器建成后才有希望變為現實。當LHC投入運轉后，每個在其中通過的粒子會在時空中形成一種沖擊波，讓周圍的空間和時間發生扭曲。當兩個這樣的引力波彼此朝對方趨近的時候，可能會造成十分壯觀的結果。在某些極端場合，撞擊的引力波會在時空中撕出一個“蟲洞”來，即通常所說的可以穿越時

3、空的隧道。如果 LHC真的做到了這點，那么，任何研究領域所取得的進展都會黯然失色。從這個意義上說，強子對撞機可能標志著一個歷史新里程，而2008年，則有望成為時空元年?，F今能夠處理完成這個問題的最具使心服力確當屬" 平行太空"( Parallel Universes )定見該定見認為，在時空旅行中，有可能產生新的平行世界這個構想由Hugh Everett 于 1957 年在現代物理評論發表， 初稱之為 "多重太空定見"( Many Worlds Theory)他認為，在量子力學中，每當一次測量完成，則被呈現的只是好些個可能的結果之一，其余可能的結果雖不能

4、呈現，但它們并不是不存在，而是在另外的太空中接續存在每次回到過去所做的改變汗青的行動，均可能產生出1 個新的世界。這種高度抽象的"多世界 "定見也被科幻電影引入過。例如在 回到未來中，Dr. Brown 向 Marty 詮釋 "平行世界 "時，在黑板上畫的概況圖恰是出自霍金的時間簡史目前，物理學家認為，回到過去的個人行為不成能改變汗青至于為什么，他們只是堅決相信" 物理學定律會阻止"時空旅行者改變汗青，而未能給出完善的詮釋。數十年來，物理學家一直在努力探索時空之旅可能的真實機制。對于時空如何發生變化的最佳描述，源自于愛因斯坦的廣義相對

5、論。1905 年，愛因斯坦在狹義相對論中指出：1 個人如果做高速運動，時間對他來說就會變慢；如果他的運動速率趨近于光速，時間對他來說就會近乎障礙同時，狹義相對論認為，光速沒有辦法超越，時間不成能倒流然而廣義相對論被提出后，許多科學家從中瞥見了時間旅行的可能性，包括諸如" 一位航天員可以在他出發之前即回到地球" 的假想。 所以研究人員一直在尋找它的某些瑕疵或者說尚未引起重視的層面， 以期取得突破。通過以往這些努力源源不斷地涌現出的時間機器藍圖，從來沒有脫離設計的初級階段；而隨著大型強子對撞機的 運轉，盡管仍有一些不確定性，科學家終于可以揭開謎底了。時空穿越分為兩個過程：（ 1

6、） 、把時間扭曲成環路按照廣義相對論，宇宙萬物是在具有三維空間和一個時間維度的背景上歷經興衰的。時空有一種不尋常的現象，那就是它會由于宇宙中的物質和能量而發生彎曲或扭曲。后者也是萬有引力的根源所在。舉例來說，地球的質量會使周圍的空間發生彎曲，造成鄰近地球的一切物體受到一種趨向于它的吸引力。時間的扭曲則較難進行直觀想象，但是在任何質量或能量面前，它確實會發生極微弱的扭曲。足夠大的質量密度或能量密度甚至還能將時間扭曲成可以往返的環路，正如一塊橡膠平板經過卷曲能形成一個圓柱面那樣。物理學家稱這樣的環路為“類時閉曲線”至少從理論上說，它們允許我們重訪過去的某個時間點。（ 2） 、引力波撕出“蟲洞”大型

7、強子對撞機可能會創造出蟲洞，從而實現某種形式的時空之旅。每個通過大型強子對撞機的粒子，會在時空中形成一種沖擊波，即產生一種造成周圍空間和時間扭曲的引力波動。當兩個這樣的引力波彼此朝對方趨近的時候，可能會造成十分壯觀的結果。在某些場合，撞擊的引力波會在時空中撕出一個孔。由于暗能量神秘的“幻影”性質，時空具有一種內在的排斥力，不僅可使蟲洞的出入口保持敞開，甚至還能增大到足以讓人穿越而過。從而實現某種形式的時空之旅。這正是LHC所肩負的一個使命。據統計， 西方強國是科幻電影產量最大的國度，也是諾貝爾物理學獎獲得者至多的國度筆者相信這毫不是偶合，科幻作品與物理學科的成長也有著明顯的相互增進效用科幻作品提供物理學家無盡的設想， 物理學賜與科幻實現胡想的可能科幻作品讓物理從一門晦澀的