电影学中的物理学.doc

电影学中的物理学可能制造出瞬间移动装置吗？ 如果原地不动而能瞬间移动到自己想要达到的地方该有多好啊？虽然现在已经是一天就能到达世界任何一个地方的地球村时代了，然而人类的欲望还远远没有尽头。那就是酷似影片星空奇遇记或变蝇人(The Fly)中出现的瞬间移动装置（Teleportation Machine）。但是仍然有人在为实现科学家在夏天大白天做的梦而努力。 变蝇人中主人公科学家开发了瞬间移动装置。他研究的这个瞬间移动装置的原理如下：首先，存储所有关于组成物体（或人）的原子信息后已超高速传送到目的的。信息和物体不同，它可以快速传送。但是由于信息不能重新还原成物质，物体也必须以原子单位分割后才能传送。利用这样传送的信息和原子单位的材料如果能瞬间重新组成原来的物质就能成功地进行瞬间移动。然而为了测验这个装置主人公科学家钻入了装置，因为一只苍蝇不经意间也一起飞了进去，于是苍蝇和科学家融合后出来了一个苍蝇人。 影片星空奇遇记中瞬间移动装置也起了重要的作用。由罗伯韦斯制作拍摄的这部科幻电影近30年来一直以电视系列片的形式放映，受到了观众的热烈欢迎，已经数次被拍成电影。主要内容是讲述主人公乘坐"企业"号飞船向太空进发时经历的各种外太空文明的冒险故事。这部影片中瞬间移动装置以把太空船内的宇航员瞬间传送到偏僻行星的表面的装置登场。起初罗登贝利设计了一艘非常漂亮的太空船，但是出现了一个问题。那就是虽然"企业"号飞向太空时能顺畅地飞行但是着陆时却像左右摇晃的企鹅似的无法自由。再加上微薄的制作费，这艘太空船很难让观众看到它在行星表面着陆的场面。所以为了使太空船不着陆而把宇航员送到行星的表面，他们想出来的装置就是瞬间移动装置。那么果真能瞬间移动吗？虽然光子状态的光成功地实现了瞬间移动但是要开发出像影片中那样连人也能瞬间移动的装置各方面都存在很多问题。有一本书尖锐地指出了瞬间移动装置的科学上的问题。那就是1995年著名的物理学家罗兰斯克劳斯写的星空奇遇记的物理学。这本书很有意思，而且写得简单明了，书中凝聚了主攻中微子的理论物理学家渊博的知识，尖锐地指出了瞬间移动装置的科学性错误和不可行性。 首先，为了存储包含组成人体的原子的信息需要多大的容量呢？人体约有1028个原子组成。要知道每个原子所在的位置，每个原子就需要三个坐标。而且必须知道电子占有的能量准位、原子之间的结合强度和分子的运动状态等情况。存储有这些信息每个原子约需要1千字节。那么一个成人的信息量约达到1028kb。即使把全世界的书籍聚集在一起，信息化后存储的量才1012千字节 ，所以存储一个人的信息需要难以计数的记忆卡。现在市场上销售的10吉硬盘一张的高度是3.5厘米，如果把人体的信息分散存储在多个硬盘内，总的高度将达到我们居住的银河系的宽度，即3500光年。而且即使能成功实行存储，传送那些信息也不是件容易的事。有人计算后得出如果以每秒100兆的数字信息速度传送，那么传送一个人的信息量需要的时间，是宇宙年龄的2000倍。（据推测，宇宙的年龄约是100亿岁）而且分解组成人体的原子后如何传送也是一个问题。如果把物质解体成原子单位就需要惊人的能量来割断原子间结合能量。另外为了以接近光速的速度传送原子又需要许多的能量。因为如果加速原子至接近光速的速度，必须投入相当于整个粒子静止质量能量（E=mc2）的能量。 另一个难题在处理所谓量子力学的微观世界的范例中。根据海简贝勒克的"不确定性原理"，无论是开发出多么精确的技术，对于随机测定的对象，毫无误差地准确测定某一个特定的物理量是不可能的。所以准确地重新组合所有的原字位置和能量分布，再现人体理论上是不可能的。因为测定结果中常常存在无法避免的不确定性。 即使解决了以上所有难题，彻底地化学分析出构成人体的原子的浮动状态，制造出相同原子的集合体，那个人的记忆和梦、希望和灵魂也能同样复制出来吗？所以如果能用瞬间移动装置实现人体的瞬间移动，如果经过瞬间移动装置能使人体还原，人体也只不过是原字的集合体。唯物论的这种看法将得到事实的证明。如果你是一个相信灵魂的人，即使走再多的路也决不要瞬间移动。因为机器不会传送你的灵魂。 电影中的伪科学，与失重形成对照的是，一些科幻电影中出现了一种重力极大的物体：黑洞。在影片银河访客(Galaxy Quest)将要结束的时候，舵手汤米拉雷多(Tommy Laredo)告诉贾森尼史密斯船长(Capt. Jason Nesmith)，NSEA保护者号必须穿过黑洞才能返回地球。在迪斯尼公司的影片黑洞(The Black Hole)中，一位太空船船员穿过黑洞到达了另一个遥远的地方。问题在于，人是不可能穿越黑洞的。 黑洞是由一颗寿命将尽的恒星坍缩形成的（该恒星的质量至少应比太阳大三倍）。恒星坍缩后，其核心部分的密度极高，产生的重力是如此之大，以致任何物质（甚至包括光）都无法逃脱。黑洞并不是一个隧道。任何进入黑洞边缘或其视界的物体都会掉进黑洞。它内部的重力会把任何物体撕个粉碎。关于黑洞的一个错误观念是，它们会像一部巨大的吸尘器那样，将附近的一切都吸进去。这并不完全正确；只有那些落入黑洞视界内的物体才会进入黑洞。黑洞利用质量和重力吸引物体的能力与它们的恒星母体相同（别忘了黑洞的质量与原先的恒星是相同的，只是更紧密，密度更大）。在许多人的想像中，如果太阳立即变成一个黑洞，它会把地球吸入体内（虽然太阳的质量不足以成为黑洞）。但如果您研究一下上面介绍的牛顿