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有雷慎入!網友看完星際效應的十大謎團

   
PTT
叫好又叫座

影迷們引頸期待的大作: 星際效應(Interstellar)終於在上周五上映了,諾蘭這次也沒有讓大家失望(或許對有些人來說有,但他們只是很努力想和大家不一樣),在美國目前為止已經開出5000萬美金的票房,IMDB和Rottentomatoes的評分分別是9.0和74%(DailyView估算IMDB應該會緩降至8.5,RT昇到82%左右),PTT電影版上也是一片好雷。
和全面啟動、記憶拼圖、黑暗騎士一樣,這部由諾蘭兄弟共同編劇的電影依然留下了許多謎團和爭議,DailyView網路溫度計十分貼心了統計了網友最常問的幾個問題,大家一起來討論吧!

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空間?時間?時空?

五次元是什麼?

Cooper「跌」進黑洞後被傳送到一個五次元的立方體中,而五次元到底是什麼呢?
愛因斯坦在相對論裡提出人生活在一個三維的空間中,也就是由長、寬、高組成的世界,但這個空間並非固定不動的,就像一塊果凍一樣,它可以被壓縮或彎曲。在三維空間以外還有一個不受人類控制的維度,叫做時間,所以時間並非因為人類觀測才產生的值,而是物理現象之一,而這個由時間和空間組成的架構就叫做時空(Space-Time)。
由於我們生活在三次元空間中,所以只能觀測到時間,但假如有人活在四次元中呢?或許對他來說,所有事情都是同時發生的,過去和未來只是可以隨意來去的「地方」,就像我們隨意來去台北和高雄一樣(可能也是要搭個高鐵之類的)

Dimension

聽起來有點不可思議,但我們可以假設螞蟻是類似二次元的生物(當然他還是三次元),他要爬上椅子的話必須先橫的爬到椅子底下,再直的往上爬,對他來說,我們可以一屁股坐在椅子上是非常不可思議的事情。或者當螞蟻在我們手上爬的時候,我們可以不斷翻轉我們的手,讓他從頭到尾都在三次元的同一個座標點上移動,但他在平面上卻已經走了好幾公尺。
星際效應中的五次元則是加上了重力(或是可對重力作用的第五維度),所以Cooper才能任意的控制重力影響時間,把事件視界之後的數據用摩斯密碼傳送給女兒Murph。但這到底是不是可能的呢?事實上現在超過四維的理論都超過人類可以實驗驗證的範圍,以上的世界只能用想像的方式來呈現,只能說這是無數種可能之一啦。
現在最被認為有機會可以完成統一場理論(調和量子理論和廣義相對論,把所有的作用力納入同一個物理模型)的是弦理論和他之後的許多改良版本(如超弦理論、和M理論),弦理論認為要完整描述宇宙需要11個維度才夠,而重力場可以同時存在所有的維度(這就是為什麼他相對較弱),星際效應中Cooper利用「撥弦」的方式改變重力,是否在暗示弦理論呢?

image source: torngfang


Blackhole
跟小百科說der不一樣啊

行星不是應該繞著恆星轉嗎?

其實只要把黑洞想成暗黑板的太陽就可以了(誤)。若恆星死亡時塌陷到史瓦西半徑以內,就會產生黑洞。但黑洞其實和太陽一樣是個擁有巨大質量的天體,所以他的重力也會拉扯周圍的星體繞著他旋轉。就像放浴缸裡的水一樣,所有的東西在被吸進去前會先在旁邊繞一陣子。事實上根據目前的觀測,銀河系的中心就是個非常龐大的黑洞。

那黑洞不是應該是又黑又冷嗎?為什麼第一顆行星上有水又有光呢?因為物質在被吸進去黑洞之前,受到強大的引力和潮汐力作用而輾壓、撕裂,釋放出能量所造成的。同樣的,行星上的巨浪也是因為黑洞的引力導致。

image source: hornydragon

為什麼被吸進黑洞不會死?

根據現在的理論,接近黑洞視界之前,因為空間被嚴重扭曲和潮汐力的關係,太空人的身體會被拉成長長的一條,而在穿過視界的瞬間,太空人就會因為強大的重力被扯成粒子。雖然聽起來很恐怖,但事實上整個過程大約是將近永恆的時間(對黑洞以外的人來說)。所以說解釋(之一)是:在Cooper被吸入黑洞的千萬年中,被拯救的人類發展出高度的文明,知道一切未來和過去的必然後,引導Cooper傳送出重要的黑洞資訊。
那之後為什麼不乾脆把Cooper送回他年輕的女兒身邊呢?因為這樣在時間座標上就會出現兩個Cooper,所以他們只能把它傳回他和Amelia分離的那時候,因此他和Amelia才會維持同齡。


最後的太空站是什麼回事?

推測在解開重力的方程式之後,地球上的人類藉由新的科學突破開發出反重力的裝置,並藉此離開地球。而至於為什麼會上下顛倒,除了諾蘭很不要臉的想要致敬自己的全面啟動以外,其實圓形的轉動也是利用離心力仿造重力的方式之一。這招最早在庫伯力克的2001: 太空漫遊就有出現過。


五次元生物到底是誰?

劇情中並沒有明確說明到底是誰在幫助人類。Cooper在五次元空間中說是未來的人類在幫助自己,但這也只是他的堆測。改變重力和放置蟲洞的可能是別的生物,也有可能是所謂的神。

至於為什麼要用這麼隱晦的方式,可以解釋成不同維度的存在無法在空間上互相干涉,就像我們的手伸不進一張紙裡面一樣,而唯一可以廣泛延伸到所有維度中的力就是重力,所以就算再神通廣大,未來人也只能藉由重力「干涉」過去(事實上是「完成」過去),不然的話送隻機器貓豈不是輕鬆很多?

image source: infobarrel


image source:collativelearning


image source: artscouttv


Cooper傳回去給女兒的訊息是什麼?

這就要先解釋為什麼老Brand解不出反重力的方程式(又或許是統一場理論的方程式,片中並沒有完整交代),就像我們要求XY的值,一定要先知道關於X和Y的某種資訊才行。例如X+Y等於多少、X-Y等於多少,這樣才有辦法求解,而當Brand解方程式時遇到的問題是,由於黑洞的事件視界(event horizon)以內是無法觀測的(因為連光線都會被吸入),所以他缺少了重要的數據來解出控制重力/統一力場的方程式,就像知名物理學家霍金說的,「The Blackhole has no hair.」(雖然後來霍金承認他的理論錯誤,黑洞會藉由釋放輻射將吸入的訊息噴回太空,但基本上奇異點依然無法觀測)。

Cooper傳送給Murph的就是Tars進入事件視界後蒐集到的資訊(不要問資訊內容是什麼,這大概沒有人可以回答) 讓她可以解開Brand留下來的方程式。

為什麼第一顆星球上的幾個小時等於23年

就像一開始提到的,宇宙間的維度像果凍一樣可以扭曲,時間也不例外。假設有一輛高速行駛的火車,車上每隔一秒向天空打一道光,陸地上的觀測者看到光的時間間隔會大於一秒。相對於火車上的人來說,光一直都是向上前進的,但相對於陸地上的人來說,光是往斜上方前進,但由於「光速」是固定不變的值,但光穿越的空間不同,所以時間也必須跟著改變,才能維持同樣的光速。
這樣的現象就稱為
引力時間膨脹(Gravatational Time Dilation),加速度只是產生引力場,重力本身就可以造成時間膨脹的效果,而第一顆行星因為離黑洞很近,所以引力時間膨脹的效果非常顯著,導致Cooper只是在上面衝浪一下就當爺爺了。

image source:cosmoscape
image source:thedailybeast
未來的人可以拯救自己的祖先!?

有名的祖父悖論說,假如一個人穿越時空回到過去殺掉了自己的祖父,那他就不會存在,但是這樣就又不會有穿越時空殺掉祖父的情形,所以他又可以再次穿越時空去殺了自己祖父(是有什麼深仇大恨)如此一來就陷入了因果的無限循環,所以時光旅行是不可能的。

另外有些理論可以用來解決祖父悖論的問題,其中一個是平行宇宙論,如果有人殺死了自己的祖父,那只是開啟一個殺死自己祖父的平行宇宙而已,祖父和自己還活著的宇宙依然存在。另一個是命定悖論,認為已發生的事情是絕對不可以改變的,假如時空旅行者殺了他的祖父,他最後會發現他殺死的其實是冒牌的祖父,或因為種種理由而殺不死他。

至於Interstellar呢?或許對超越4維空間的存在來說,討論因果沒有意義,因為所有事情都是同時發生的。就像Cooper一開始和Murph說的,Murphy's Law means anything could happen will happen. 或許這是諾蘭自圓其說的伏筆吧。 

為什麼一定要選Cooper?

這其實前面或多或少都解釋了一點,例如高次元無法直接進入低次元,就像手無法伸入圖畫一樣。又例如以命定悖論的假設來看,Cooper對能穿越時空的人來說必須要是拯救他們的人,因為這是已經發生的事情。
另外還有一點是Cooper自己在立方體間提到的:他們找不到傳遞訊息的時機。為什麼會如此呢?我們知道面是由無限個線所組成,三度空間則是由無限個平面組成。對那些人來說,要找到恰好的傳送訊息的moment,就像要在一張無限大的稿紙上找到一條特定的線一樣。這麼困難的工作,還是只有Cooper這個變態把拔有辦法完成了。

image source:boltax
image source:theregister

蟲洞是什麼東西?

DailyView在調查的過程中發現,不少觀眾把蟲洞和黑洞搞混了。前面有提到黑洞是死亡(燃料用盡)的天體在空間中無限塌縮所形成的。黑洞從上世紀80年代至今已經陸續有許多觀測證實存在。然而蟲洞則依然停留在理論假設的階段(雖然已經有研究顯示可能可以在次原子粒子泡沫中製造蟲洞,但那也只是量子尺度的存在),像前述所說,時空是可以彎曲的,那受到質量影響彎曲的時空,會不會在某個地方疊合在一起呢?這就是蟲洞的初步假設。而假如真的有這麼一個時空疊合的地方存在,只要穿越蟲洞就可以到另一個十分遙遠的地方。就像左圖所示,假設沿著彎曲(一般的空間)的路徑走,可能要花上數十萬年,但直接穿過時空接合的地方,就可以瞬間到達另一個銀河。

電影中Lazarus任務和先驅號的一行人就是穿越蟲洞來到一個繞著黑洞旋轉的星系,所以兩個洞是不一樣的喔!

(下圖是2001太空漫遊中「穿越蟲洞」的場景)

image source: pansci bigthoughtsfromasmallmind


星際效應疑問
史上最「硬」的電影?

觀察網友們提出的問題,雖然有些是針對省略過多的情節(也已經快三小時了啊!),但大部分都是針對電影裡面的物理概念。
以往的科幻電影大多帶點奇想的風格(請參考: 影史15大經典科幻電影),大多以豐富的想像力吸引觀眾,或許星際效應是史上第一部使用目前「理論上」可行的現象做為片中大部分情節的科幻電影(當然也有一些屬於想像的範疇)。不過這也難怪,星際效應的科學顧問Kip Thorne可是大有來頭的物理學教授,這就不難解釋為何電影中的現象幾乎都找得到理論詮釋。

假如星際效應喚起大家的科普魂的話,DailyView在這邊推薦霍金的「時間簡史」和「核桃裡的宇宙」,非常好看喔!

雖然網路上和版上對這部電影的討論很多,但大多集中在劇情和科學部分的探討,卻常常忽略了對電影來說更重要的事:它想要表達什麼?
無論是Hans Zimmer的磅礡配樂,或是70mm寬片幅營造的壯麗構圖,以及諾蘭兄弟構思許久的故事,這些元素必須集合起來傳遞一個信號,就像Lazarus任務中的一個個先驅者一樣。它是否嘗試回答2001: 太空漫遊中提出,關於人類未來的進化與超越的問題?它是否相信人性才是進化不可或缺的元素?這個信號要帶我們去哪?是真抑是假?而我們究竟前往何方?
物理和劇情的問題或許容易回答,但上面這些真正宇宙永恆的謎團。


image source: screenrant


DailyView曰:

但人家還是比較喜歡長髮飄逸的安海瑟威啦!

image source: dreammoviecast

延伸閱讀:回味影史15部經典科幻片

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