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標籤:星際效應 太空旅行 黑洞 蟲洞 諾蘭 
時間:2014/12/15 下午 08:00:38 查閱:999 次
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。
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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）
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?
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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:
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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？
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collativelearning
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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。
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。
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。
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。
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)
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pansci
bigthoughtsfromasmallmind
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。
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screenrant
但人家還是比較喜歡長髮飄逸的安海瑟威啦！
