《复仇者联盟4》告诉你:懂物理学可以拯救世界?

我们都知道在《复仇者联盟3》中,萨诺斯大大一个弹指间,地球一半的生物灰飞烟灭。那么问题来了:在《复仇者联盟4》(以下简称《复4》)里头,各路英雄究竟该怎么把大家再给救回来呢?

电影用了个十分老派的方法:时空旅行。(以及一堆听起来万分浮夸的专有名词,包括:量子物理、德意志悖论和莫比乌斯环)

那么,接下来就让我们用科学的角度,看看这些花俏的名词究竟要如何拯救世界。

想拯救被萨诺斯摧毁的世界,首先,来场时空旅行!

想要拯救那消失的50%的生物,首先就要谈谈那些不知道从哪里来但反正就是超厉害的无限宝石们,就是因为有它们,萨诺斯才能转眼毁灭半个世界。若是要救回那50%的生物,宝石可说是重要关键。可惜的是,毁完世界后,萨诺斯也顺手把宝石们都毁光光了。因此,复仇者们必需回到过去各个时间点,寻回过去的宝石。

然而,时空旅行真的可行吗?

若我们采用爱因斯坦在狭义相对论里的说法,只要用接近光速的速度移动,理论上,我们都可以在短短的人生中,往前旅行数百万乃至于数亿年的光阴。但是、穿越回去则是相对而言十分困难的事。

许多人将时空旅行的希望寄托在黑洞上,在黑洞中心奇异点的位置,重力极大,造成时间空间破裂,因此将黑洞与白洞连结,两者间将产生虫洞,人们便可以此穿越时空。

想知道更多关于时空旅行的方法?让动画告诉你:

回到过去不容易,没祖父就没有你

回到过去的时空旅行会出现很明显的逻辑悖论,就像是着名的祖父悖论。

祖父悖论的内容是:如果你穿越回去、杀死了年轻时的你爷爷,那么照理说你根本就不会出生,但如果你从来就没有被生出来,你又要如何回到过去把爷爷杀掉呢?

这样牵一发而动全身的时空旅行,发生在所谓的封闭类时曲线(closedtimelikecurve,CTC)。有些理论认为,因为这样的回圈在物理上无法实现,因此,回到过去本身就是一件不可能发生的事。

此外,也有所谓的希特勒悖论:假设为了阻止希特勒造成生灵涂炭的第二次世界大战,我们派出探员穿越时空回到二战前,暗杀了希特勒,而后阻止了二战爆发。那么,问题来了:如果根本没有所谓二战,又干嘛回到过去杀掉希特勒呢?在这次的时空旅行中,旅行本身就消除了一开始旅行的目的,让这整趟旅程显得无比弔诡。

觉得有听没有懂?看动画更好理解喔:

展开吧!多重宇宙里什么都是有可能的!

那么,在终局之战中,复仇者们又是如何进行时空旅行的呢?

电影首先吐槽了《回到未来》等时空旅行经典电影(就说了不能用改变过去来干预未来了齁~)然后,复仇者们走了另一条路──替代宇宙(alternativereality)。

替代宇宙的概念是,当你回到过去做了某些改变,就会因此制造出一个全新的宇宙,就像是将原本的一个世界分支出多重时间线。在物理上,我们称之为多世界诠释(themany-worldsinterpretation)

而为了不要在拯救一个世界的同时创造出三百个新世界,复仇者们决定回到过去借用无限宝石,拯救完现在这个地球后,再把宝石们还回原本的世界,一样的时间、一样的位置,就像没有借过一样(!?)

听起来很棒,但这能成功吗?

所以到底什么是量子物理?

在《复4》中,我们会一直听到量子物理,的确,现在有许多时空旅行的新理论都以量子物理为基础,而其中有些理论,似乎解决了祖父悖论的问题。

恩所以到底啥是量子物理?这其实是一种看待万物的不同方式,在量子物理中,园子粒子更像是一种模糊不清的概率波。有多模糊不清呢?你永远都不可能同时知道某个粒子现在在哪儿跟它要往哪里移动。你只能知道它大概会有某些机率出现在某个特定地点。

一位英国物理学家大卫‧多伊奇(DavidDeutsch)便将这个概念结合了多重世界理论(ManyWorldstheory),而后发现,只要你用概率的方式去表达一切(把概率推到极致),你就可能可以解决祖父悖论。

怎么说呢?就像是粒子充满了无尽可能,回到过去的旅行者也只有部分机率会杀掉他的祖父,如此一来你也没死、祖父也没死,真是可喜可贺可喜可贺啊!如此一来,也就打破了前述的因果关系循环。事实上,这在模拟中,已经成功了。

这看起来或许有些奇怪(加上电影用了很浮夸的方式在叙述),不过,实际上的量子力学,可能比这个还要难懂。别担心,你并不孤单,毕竟科学家们自己也都还没有搞清楚。

《复仇者联盟4》告诉你:懂物理学可以拯救世界?

科学家现在也没有完全解释量子物理带来的各项难题。

关于量子力学,还有哪些名词你该知道:

普朗克尺度(Planckscale):所谓的普朗克尺度呢,看的是非常非常非常小的东西,普朗克长度、普朗克时间、普朗克质量等等都是物理上用来叙述的最基本单位。而一个普朗克长度是1.616×10−35,没错,就是这么小。这个距离,便是光在一段普朗克时间(约为5×10−44秒)内前进的距离。

反莫比乌斯环(InvertedMöbiusstrip):那么东尼看着的那个看起来超级厉害的反莫比乌斯环又是个什么东西?恩查无资料。但我可以跟你说莫比乌斯环是什么。

想要做出莫比乌斯环其实很简单只要拿张纸,转180度,再把它的两端黏起来就可以了。不过,可别小看这个环,它藏有许多奇妙的性质,它没有正反面的分别,而是仅有一面,也就是说,你在环上随便找个点往前画画画画画,最后都会回到原本的地方,而且会将各处都涂满同一个颜色。

《复仇者联盟4》告诉你:懂物理学可以拯救世界?

莫比乌斯环。图/ByDavidBenbennick,CCBY-SA3.0,wikimediacommons.

排除掉那些看起来漂亮但不知道在干嘛的名词,《复4》的剧情实在花了许多力气试图完整时空旅行的方法、解决时空旅行悖论。

于是,一天又平安地过去了,感谢复仇者们的努力。

参考资料:

Avengers:Endgameexploitstimetravelandquantummechanicsasittriestorestoretheuniverse[2019.04.24]TheConversation

您可能还会对下面的文章感兴趣: