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时间和空间时间是唯一能穿越所有维度的存在 它可以在不同维度空间里变慢或者变快 但无法倒流 星际穿越 不要妄想改变过去 过去任意一个细节的改变都会引起未来翻天覆地的变化 当然 那永远不是你想要的结果 蝴蝶效应 1 时空问题不仅是一个哲学问题 也是一个科学问题 从古到今 哲人和科学家就一直在探索 如今仍然没有一个确定的答案 在古希腊神话中 原始的时间神祗是克罗诺斯 Chronus 又称时间之神 宇宙之初最先诞生的神祇 后来由丰饶女神瑞亚 Rhea 来掌管时光岁月的流逝 以及时序诸女神来掌管时节或者季节 在中国汉族神话中 掌管时光运行的是 羲和 和 常仪 当人们无法用理性来解释时间时 只能想象出掌管时间的神灵 2 亚里士多德认为 时间不是运动 而是使运动成为可以计数的东西 时间是关于前后的运动的数 以及 时间是运动和运动存在的尺度 也就是说 时间是和运动密不可分的 运动的前后连续性就是时间 可以说 亚里斯多德的这种观点奠定了西方时间观的基石 3 中世纪神学家奥古斯丁提出了另外一种时间观 把时间同心灵联系起来 他认为 现在是时间的全部 时间是心灵自身的延伸 或许说 时间分过去的现在 现在的现在和将来的现在三类 如果说亚里斯多德的时间观是客观时间 那么奥古斯丁的时间则是主观时间 时间就是现在或当下 我们活在每一个当下之中 过去只是已经消失的现在 未来是将要到来的现在 4 牛顿在其1687年发表的 自然哲学的数学原理 一书中给出了如下定义 绝对的 真实的数学时间 就其自身及其本质而言 是永远均匀流动的 它不依赖于任何外界事物 牛顿认为 绝对时间具有客观性 与个人的感觉无关 绝对时间具有单向性 历史不可能倒演 绝对时间均匀地流逝着 与个别物体的运动状态无关 牛顿的这种时间观重回亚里斯多德式的客观时间 也符合我们的直觉 直到爱因斯坦的相对论推翻它 但是爱因斯坦的相对论却不那么符合我们的直觉 5 哲学家康德 1724 1804 认为时间和空间是感性直观的纯形式 时间是内感官的纯形式 而空间是外感官的纯形式 时间和空间都是我们与生俱来的 先天就有的一种心理结构 我们人类这个物种是通过时间维度去审视我们的内心世界 而通过空间维度去审视我们的外部世界 6 法国柏格森 1859 1941 在 创造进化论 等著作中把时间区分为两种 一种是习惯上用钟表度量的时间 他称之为 空间时间 其二是通过直觉体验到的时间 即 心理时间 对此他称之为 绵延 7 在牛顿经典力学中 时间和空间彼此独立 没有任何联系 而在爱因斯坦的狭义相对论中 时间 空间和运动着的物质不可分割地联系在一起 组成四维时空 构成宇宙的基本结构 单独谈论空间和时间没有任何意义 根据狭义相对论 当物体 钟 以接近光速运动时 钟 指示的时间会变慢 而当物体 尺子 在以接近光速的速度运动时 其长度沿速度方向会缩短 通俗的说 时空的相对性 会造成高速运动物体的 钟慢 尺缩 效应 8 根据狭义相对论 我们可以进行这样一个思想实验 有一对双生兄弟 其中一个进入一艘宇宙飞船作接近光速的长程太空旅行 而另一个则留在地球 结果当旅行者回到地球后 我们发现他比他留在地球的兄弟更年轻 这有点类似于中国民间故事中 天上一日 地上十年 虽然这种说法比较夸张 但是还是有一定科学依据的 9 在电影 星际穿越 中 两位宇航员离开母船而进行星际旅行 等到他们几个月后回到母船 上面留守的宇航员已经老了27岁 美国探索频道甚至还拍摄了一部纪录片 星际穿越 中的科学 10 有的人根据狭义相对论进一步推测 运动速度越接近于光速 时间越慢 那么当运动速度达到光速时 则时间停止 而当超越光速运动时 时间会倒流 当然 根据爱因斯坦的理论 一切物体运动速度都不能超越光速 一旦超越光速 相对论将不再有效 也就是说 我们现在的物理定律将失效 这是一个我们无法理解的世界 11 而在广义相对论中 引力被描述为时空的一种几何属性 曲率 按照广义相对论 在局部惯性系内 如果不存在引力 一维时间和三维空间组成四维平坦的欧几里得空间 而如果存在引力 引力引起时空弯曲 因而时空是四维弯曲的非欧黎曼空间 举个例子来说 一个石头由于地球的引力而下落 这是我们所通常熟知的 可以描述为 由于地球的引力而产生了时空的弯曲 石头本身没有动 而是石头所处的时空在弯曲而已 12 纪录片 PBS爱因斯坦的相对论 改变世界的方程 相对论的故事 爱因斯坦的生死方程 爱因斯坦的大脑 等介绍了爱因斯坦的相对论理论 13 14 广义相对论认为 万有引力的本质是时空弯曲 如果一个恒星非常巨大 到最后就有可能支撑不了自己的引力 成为黑洞 在宇宙到处充满了黑洞 在天文学上已经被证实了 比如银河系的中心就是一个巨大的黑洞 15 电影 黑洞危机 讲述了在美国一个中心城市的科学实验室里 一个粒子的加速装置发生了意外 导致实验室里产生了一个不断扩大的黑洞并且从黑洞中走出一个拥有极大电流的恐怖异种 这一切使得整个地球开始巨烈的震动并开始迅速吞噬着一切 房屋 生命乃至整个地球 16 黑洞 讲述了在外太空探险的美国 天鹅号 太空船 由冷酷严峻的蓝刻博士领导 他有一个狂妄的科学计划 机缘巧遇的 天鹅号 找到了宇宙最神秘的禁地 黑洞 他们不顾一切的闯入 经历了人类前所未有的冒险历程 以黑洞为题材的电影还有 黑洞频率 黑洞表面 战栗黑洞 黑洞乌托邦 黑洞拦截 黑洞异变 虚无 等 17 黑洞产生的时空弯曲非常大 所以在黑洞附近的一个范围内 即使速度最快的光也无法逃逸 所以黑洞外的我们无从得知黑洞里发生了什么 这个边界就叫 视界 爱因斯坦和他的助手罗森 构想了一个模型 如果有两个黑洞 表面看不在一个时空区域 但是它们通过某种方式连接在了一起 这两个连起来的黑洞 就像是一座桥 把不同的两个点连在一起 从这个黑洞进去 就能从另一个黑洞出来 这个理论被称为 爱因斯坦 罗森桥 这个时空之桥被称为 虫洞 18 因此 通过虫洞 我们可以实现超远距离的星际旅行 这种旅行比前面提到的以光速运动来进行旅行还要快 比如 我们要抵达距离我们6 5光年的最近的宜居星球 即使以光速运行 也要6 5年之后才能抵达 以光速的千分之一来运行 需要6500年才能抵达 而通过虫洞 也许我们仅仅需要几个小时就可以抵达 根据开普勒望远镜所获得的数据 天文学家对德雷克方程进行改进 并估算出最接近我们的宜居类地行星可能只有6 5光年的距离 19 美国著名学者卡尔 萨根的科幻小说 超时空接触 被好莱坞改编成了电影 女主角穿越了虫洞 来到了宇宙中的不同星系 看到了其他智慧生物生活的星球 韩剧 来自星星的你 的片尾处 都教授 最后借助 虫洞 返回地球与千颂伊见面 20世纪60年代的电影 决战猩球 中 三名宇航员意外卷入时空隧道之中 而降落在一颗由猩猩统治的星球上 这几名宇航员飞行了一年半 而地球上的时间则过了两千年 银河访客 的片尾处 保护号太空飞船必须要穿越黑洞才能返回地球 20 而在当前 试图把量子力学 处理微观世界 同相对论 处理宏观世界 相统一的最前沿科学理论是 弦理论 弦论的一个基本观点是 自然界的基本单元不是电子 光子 中微子和夸克之类的点状粒子 而是很小很小的线状的 弦 21 优雅的宇宙 是探讨二十世纪物理学一项重大发现 弦理论 StringTheory 的纪录片 从爱因斯坦到现代在 弦理论 上的发展过程 深入浅出地作出介绍 弦理论认为宇宙原本有十一次元空间 及后发生了一场爆炸 使当中一些次元收缩到基本粒子的空间之中 造成天文物理学家在观测天象时出现差距 22 根据弦理论科学家提出了多维空间的假说 我们现在所熟知的世界是一维的时间加上三维的空间 即四维时空 但是科学家认为空间不仅仅只有三维 可以有多维 甚至可以有十一维 但是我们目前只能感知到三维空间 如果我们能在高于三维的空间中进行操作 那么就可以办成很多在三维空间中无法想象的事情 23 例如在 星际穿越 中 主人公进入黑洞而到达四维空间的情境 在电影 异次元杀阵 超级立方体 中 科学家根据计算 设计出四维空间的模型 并且把这个模型灌输到一群被催眠的人的大脑中 于是这些人在梦魇中被困在四维空间之中 24 时间旅行 英国著名物理学家斯蒂芬 霍金认为 时光之旅在理论上是可行的 他提出了三种理论上可行的时空旅行方式 方法一 虫洞 时光隧道也许就是虫洞 人类也许能够捕获某一个虫洞 将它放大到足以使人类甚至宇宙飞船从中穿过 也就是说 虫洞不仅仅是实现空间跨越的方式 也是时间穿越的方式 25 方法二 黑洞 超大黑洞可以更明显地降低时间流逝的速度 这种超大黑洞就像是一部天然的时间机器 如果一艘宇宙飞船进入超大黑洞 那么假设它在里面度过了1年的时间 而返回地球时发现已经过去了2年 26 方法三 以接近光速的速度飞行 如果能够建造出速度接近光速的宇宙飞船 那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速最快的法则 而致使舱内的时间放慢 宇航员以这种方式飞行一个星期 地球上的时间就过去了100年 从而实现通往未来之旅 27 星际之门 讲诉美国军方在地球的某处发现了一个奇怪的圆环 发现这个圆环通过特定编码的推动能与另外一个圆环联通 形成一个虫洞 可以进行空间旅行 军方小队一起穿越这星际之门 进入另外一个世界探险 星际迷航 第11部中 太空飞船使用曲速引擎 不仅能进行时间旅行 还可通过黑洞视界进行作战 将敌方的飞船困住 并将其送回过去 人类掌握了黑洞和时空隧道的原理 可自由进出不同的空间 28 时空线索 讲述了特工德格利用虫洞时间隧道回到了四天前 揭开了这起爆炸案的来龙去脉 并挽救了其他人 虫洞效应 中 来自未来的人工智能有机体来到我们的现在时空 并且试图挽救我们的世界 时间裂缝 讲述了一艘客机飞入虫洞遭遇时间停滞 29 不过电影编剧们对这三种方式似乎并不满意 他们构想出更加新奇的时间旅行方式 比如制造出一个时间机器 坐在里面进行控制 就可以穿越过去或者未来 例如电影 时间机器 中 主人公最后穿越到了80万年后的地球 终结者 中 机器人和人类都分别制造出时间机器 并且派出机器人回到过去 回到未来 中 一群人驾驶时空飞车穿梭与过去和未来 超时空接触 中 主人公通过射电望远镜接收到来自织女星的文明信号 其中还包含了时间机器的设计图纸 人类根据图纸制造出了时间机器 并把主人公送往织女星系统中 这趟旅程最大的收获是宇宙中存在无数个文明 时间机器甚至不是织女星文明建造的 在它们之前已经有更加高级的文明建造了时间机器 30 K02灾难制造者 讲述了有人意外发现许多重大灾难的档案照片里都有一个长相奇特的黑衣男子 通过这个线索 他阻止了一场空难 阻止一列地下铁列车翻覆 并且试图阻止装满一万多人的体育馆失火 同时 两个来自未来的人试图阻止他阻止这一切的灾难 31 拦截时光隧道 讲述了比尔是航管局的工程师 由于一架波音747客机神秘失事罹难 为调查失事原因 意外结识了露易丝 原来她是来自未来世界的人 可自由穿梭于时光隧道 为找回一枝失落的时空枪而返回地球 比尔欲追随露易丝返回第三世界 由于他的入侵 造成时空的大混乱 引发整个未来世界即将崩溃 32 另外 还有一些关于时间的奇思妙想 电影 时光骇客 讲述赞克 吉布斯的最大愿望就是可以拥有一部属于自己的汽车 但是当他偶然间从他父亲那数不清的发明物中发现了一块奇怪的手表并且偷偷据为己有后 他的奇妙之旅从此便开始了 周围的世界在一种神秘力量作用下 时间变得好像静止了 很快 赞克发现 原来秘密就来自这块手表 并且他很快就掌握了操纵的窍门 于是他与他的新朋友 聪明漂亮的弗朗西斯卡一起在静止的时空里感受这无拘无牵的快乐 33 穿越时光的地铁 讲述了一个人走出地铁发现自己竟然来到1964年10月5日的东京 雾气蒙蒙 中 一男子在医院从昏迷中醒来 发现自己有能力通过时光隧道从2002年回到1999年 时间旅行者的妻子 中 一位男性患了一种基因疾病 每当发作时 他就会身不由己地穿越时空 34 由于可以回到过去 于是产生了一些具有典型风格的时空穿越片 第一种 时间重置 第二种 时空循环 时间重置类型的电影是指主人公一次次的回到过去的某个时刻 并且带着已有的记忆 不断地重新开始这一段时间 35 明日边缘 中 该片以神秘外星生物袭击地球为背景 少校比尔 凯奇首次出战就 折戟沙场 惨烈牺牲 但他却由于某种不明原因重获新生 在一次一次的重复中 比尔越来越洞悉了制敌方法 最终走向胜利 在 土拨鼠之日 讲述了一名气象播报员发现自己重复在度过 土拨鼠之日 尽管他感到厌倦而自杀 但是醒来后发现自己仍然在土拨鼠之日的早晨 36 如果时间重置这个设定同其他要素 例如 蝴蝶效应 以及 平行世界 相结合 那么就会产生更加新奇的效果 蝴蝶效应是指 上个世纪70年代 美国一个名叫洛伦兹的气象学家在解释空气系统理论时说 亚马逊雨林一只蝴蝶翅膀偶尔振动 也许两周后就会引起美国得克萨斯州的一场龙卷风 也就是说 初始条件十分微小的变化经过不断放大 对其未来状态会造成极其巨大的差别 37 在电影 罗拉快跑 中 罗拉从放下电话开始 必须在20分钟之内救她的男友 第一次失败了 她被打死 但是时空又回到了她放下电话的那个时刻 于是她再一次开始了营救行动 在一次次的奔跑后 终于获得了最理想的结局 这部电影把时间重置和蝴蝶效应相叠加 由此营造出强烈而盲目的命运感 因为罗拉回到过去的每一次细小改变 都会由于蝴蝶效应而对未来的世界有着重大影响 38 在电影 蝴蝶效应 中 伊万有个痛苦的童年 他试图回到过去而改变一些事情 他一次一次的回到不同时候的过去 但是他在过去改变的每一件事 当他回到现在时都发现它们带来了意想不到的结果 而且损害更加严重 事情变得越来越糟糕 为了弥补错误 伊万又再次返回过去试图消除痕迹 但事与愿违 他的所作所为只能再次导致现实世界的渐趋崩溃 于是反反复复 他奔波于日益混乱的过去与现实之间 直到不可挽回的结局 39 平行世界理论我们在第一章 世界的存在 中已经讲过 如果平行世界同时间重置相结合 也会产生特别的效果 因为 主人公每一次回到过去所作的改变 都会产生一个与原来的世界不同的平行世界 在电影 源代码 中 主人公能够回到过去 是因为他在一场军事战役中 只残留下大脑 科学家让他一次一次进入某个记忆数据库之中 寻找一次事故的凶手 以便阻止另一场事故的发生 但是最后 主人公改变过去 却产生了新的平行世界 在那里 他健康而愉快地生活着 40 外祖母悖论 如果一个人真的 返回过去 并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母 那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢 这个问题很明显 如果没有他的外祖母就没有他的母亲 如果没有他的母亲也就没有他 如果没有他 他怎么 返回过去 并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母 41 这就是 外祖母悖论 这个悖论是科幻小说作家赫内 巴赫札维勒1943年的小说 不小心的旅行者 中提出的 祖父悖论的另一个版本是希特勒悖论 这个想法被许多科幻小说运用 主人公回到了二战前 杀死了希特勒 成功阻止了二战的爆发 矛盾之处在于 如果没有发生二战 为什么我们要回到二战前刺杀希特勒 时间旅行本身就消除了旅行的目的 所以时间旅行本身就在质疑自身存在的理由 42 电影 回到未来 的男主人公马丁回到过去后 竟然被正值豆蔻年华的母亲看上 这是一件十分危险的事情 如果他不能让父母相爱并结婚 他根本就不会诞生 为避免消失的命运 他想方设法撮合父母相爱 43 对于外祖母悖论的解决办法有很多 解决办法一 平行世界理论 这个时候 外祖母悖论 就有了合理的解释 一个人可以回到过去杀死自己的外祖母 但这将导致世界进入两个不同的历史轨道 一个世界中有那个人 原先的轨道 而另一个世界中没有那个人 或者说 产生了一个新的平行世界 在那个世界之中 那个人将不会出生 例如 在电影 源代码 中 由于在另一个平行世界中 主人公挽救了火车 并且进入了一个新的平行世界 44 解决办法二 不能干预理论 即使你能通过时间旅行回到过去 但是不能干预历史的进程 也就是说 你无法杀死自己的外祖母 也许你可以做一点细枝末节的 无伤大雅的事情 但是不能做任何左右历史发展的事 诺维科夫自洽性原则 指出 人可以回到过去 但是不能因此改变历史的进程 其基本含义为 我们的世界是已经被改变过的最终结局 45 解决办法三 隐形人理论 就是说人回到过去 就像幽灵一样 只能看 而不能触摸任何东西 因此也无法改变任何历史的进程 哪怕是一些微不足道的东西 46 解决办法四 理清时间线 回到过去 杀死祖母后 自己消失 这似乎还是得产生一个新的平行世界 因为在未来 有一个曾有你存在过的世界和一个未曾有你存在过的世界 就像 环形使者 之中 当杀死自己后 身边的年老的自己也立即消失 最后一种解决办法很简单 就是我们根本不能回到过去 47 48 命定悖论 与外祖母悖论相关的是命定悖论 命定悖论 A回到过去 尝试避免B的车祸 谁知却是A的劝告令B执意驾车 继而发生车祸 此悖论与自我实现预言相似 命定悖论可以看做是一种因果关系的循环 命定悖论的电影有 环形使者 等 环形使者 描述了一名 环形杀手 回到过去 试图杀死 唤雨师 以避免多年以后 唤雨师 对自己的追杀 谁知道却是自己的这种行为导致了多年以后 唤雨师 对自己的追杀 结果是这名杀手自杀 结束了这一因果循环 49 12只猴子 讲述了公元2035年 地球被致命病毒感染已经四十年了 幸存于地下的人类派出囚犯科尔回到当年 追查病毒扩散的原因 但穿越行动一次次出错 直到最后一次 科尔终于发现了病毒扩散的真相 命运却跟他开了一个荒谬的玩笑 正是他回到过去 才导致了病毒的扩散 50 其实 时间旅行一旦发生 就很难不产生各种形式的悖论 也许 我们目前对于时间旅行的认识还是基于现有的时空框架 而时间旅行如果真的能够发生的话 也应该是发生在另外一种时空框架之中 而这种新的时空框架必然带来一种新的思维框架 在其中时间旅行就不再具有悖论性 很明显 我们目前的人类认知能力 还不足以认识到时间旅行的本质 51 外祖母悖论加时间重置 就表明主人公不管再怎么回到过去 也无法改变历史的最终走向 例如在电影 时间机器 中 主人公不断回到过去 依然改变不了他的未婚妻死掉的命运 52 时间重置加命定悖论是表明想要回去避免某事的发生 但是正是回去后的所作所为导致了某事的必然发生 时间旅行者的妻子 中 时间旅行者的妻子之所以爱上他 是因为他 30岁 穿越时空遇到了6岁时的妻子 并且告诉她以后会成为他的新娘 后来他们经常见面 最终这名少女下定决心要嫁给他 而他之所以后来真的娶了这位女子 是因为这名女子20岁时去找到了他 25岁时 并且告诉他 他们将会结婚 这是一种互为因果的结构 53 除了时空重置 简单的说 就是回到过去 之外 还有一种典型类型是时空循环 时空重置和时空循环是不同的 有不少人把时空重置同时空循环相等同或者相混淆 其实两者是不同的 前者是不断的回到过去 情节线是不断来回的箭头 起点和终点是不一样的 而后者的起点和终点是一样 情节线是一个圆圈 54 前目的地 是最代表性的一部时空循环式电影 改编自罗伯特 A 海因莱因小说 你们这些还魂尸 电影讲述了一名时间特工 我 奉命穿越时空 以试图阻止恐怖分子 炸弹客 的恶行 而在他最后的一次任务中 他来到了1967年 在一个酒吧 遇见了约翰 约翰向他讲诉了自己从一个女孩到最后变性成为一个男人的辛酸故事 我 决定带约翰穿越时空完成他的复仇之路 而在这个过程中 我 逐渐发现了隐藏在时间悖论下不为人知的秘密 我们如同莫比乌斯环 周而复始的延续着我们的命运 原来 所有的这些人物都是同一个 我 我 跟变性前的 我 结婚 生下了 我 55 话说1950年的一的冬天一个女婴神秘的出现在了某个教堂里 没有人知道她是谁与她的来历 当然 她被这所教堂收留了 之后她度过了她人生中的二十年 这二十年来她一直觉得自己很孤独 然而就在这一年她无任何理由的爱上了一位流浪汉 并在一年后生下了他俩的孩子 不幸的是流浪汉偷偷带着他们的女儿跑了 更不幸的是医生在为她接生时却发现她是一个双性人 在经过她同意后医生把她变成了一个彻头彻尾的男人 夫离子散的他成了一个流浪汉 十年后 他在喝多了后与酒吧老板讲起这事 没想到这酒吧老板竟是一个未来超高科组织的成员 并希望并邀请他也成为他们的一员 整天无所是事的他也就同意了 于是他们搭乘时光机回到1970年 在那他与一个女孩相恋 并在一年后那女孩生下了他们的孩子 孩子刚出生 他便按照指示搭乘时光机回到1950年 并把那个孩子放在了某个教堂里 然后他们又乘着时光机回到了现代 因为出色的完成了任务他成功的加入了这一组织 并凭着他的不断努力他终于成为了这一组织的头儿 他最后一次执行的任务是回到1981年去招揽一位流浪汉加入他们的组织 56 在韩国电影 时间 之中 女主角在和男友相恋多年后 因为害怕男人已经厌倦了这段感情而选择离开 女主角甚至以整容这种极端的方式来彻底改变自己的面容 半年后以全新的样貌和身份出现在男友面前 在反复的试探之后 女主角却发现 原来男友依然深爱着原来的自己 有一天男主角终于了解到事情的真相 他感觉受到了欺骗和玩弄 为了报复他决定也去做整容手术 让女主角去茫茫人海中寻找面目全非的他 影片的奇特之处在于 开头和片尾的情境完全一样 原来这是一个时空循环 57 封闭空间 据说一个人长期处于一个禁闭的狭小空间 会瓦解人的意志 根据人的这种心理感受 产生了一种电影类型 即密室电影或者禁闭空间电影 当人的禁闭感同人对于死亡的恐惧相结合时 就会产生更强烈的效果 而另外一些时候 禁闭空间的电影同高智商推理相结合 也就是密室逃脱 而封闭空间中 人性最容易暴露自己的弱点 因此很多时候 是对人性的考量 58 电影 活埋 讲述了一名美国建筑承包商 在伊拉克工作的过程中遭遇一群伊拉克人袭击 醒来后发现自己身处一个棺材里惨遭活埋 他必须要在随