《星際啟示錄》入場前做足準備

interstellar

 

有朋友在看完《Interstellar》亦即《星際啟示錄》之後,反問:「如果完全冇聽過黑洞蟲洞牛頓定律三四五次元乜乜乜既人,真係睇得明套戲?」

當時我覺得即使不明白,又或者不清楚,但總說不上完全沒聽過吧,如果已經略知一二,就可以在看完之後慢慢翻查資料了。

但事實上,之後參與討論的朋友有很多都不太明這堆名詞是甚麼回事,於是我又自告奮勇,決定解答一下。

 

但由於我個人非常討厭被劇透,所謂己所不欲,勿施於人,我盡量不會在這裡寫任何劇情相關的東西,但由於該內容是影響你對劇情的理解的,所以也算是微劇透。

舉個例子,如果你在看《食神》前,不知道乒乓球是怎樣的一種運動,然後我解釋給你聽那是兩邊人各拿著球拍,把球打去對面桌子的運動。如果這樣會令你感到劇透和不安,請不要閱讀本文。

然後本人只是一個科普讀物愛好者,如果解釋有不詳盡又或是錯誤的地方,請多多包涵。

 

1 甚麼是梅菲定律 Murphy’s Law?

凡是有機會出錯的,都會出錯。(Anything that can go wrong will go wrong.)

這其實不是一個科學定律,只是類似「只要我買了那隻股票,那隻股票就會跌。」的意氣說話。是誰第一個說的根本無從蹊考,但命名為Murphy’s Law的起源則有故事可說。

1949年美國愛德華空軍基地,當時有一個工程師Edward A. Murphy,有一日,他發現一個技術人員接駁電線出錯,就嘲笑他說:「他總是找到方法去出錯。」(If there is any way to do it wrong, he’ll find it.)

然後有人把Murphy的說話記下來,並稱為Murphy’s Law。

在一次記者會的時候,Dr. John Paul Stapp提到他們安全紀綠良好的原因,正正是因為他們追隨Murhpy’s Law。然後是傳媒大幅的引用,最後成為了一種定律又或是新俚語,總之Murhpy’s Law就等於Anything that can go wrong will go wrong。

 

2 我們呼吸的空氣有甚麼成分?

78%的氮氣、21%氧氣、還有1%的稀有氣體(海拔為零米,壓力正常)

氮氣(N2)由於極難轉化成其他氮化合物,所以人類吸入之後會全數呼出。

氧氣則是大部份動物呼吸作用的必要材料,是生存的必需品。

稀有氣體中比較重要的有二氧化碳和水蒸氣,一個是植物作光合作用時的碳來源,另一個則是我們日常感受到的濕度。

 

3 時間和空間是甚麼?

要描繪一個空間的大小,你需要它的長、闊和高。如果加上時間,你在描繪的,就是一個世界。

我們在紙上面畫一條線,上面有一點,對於那一點而言,這條線就是一個一維的空間。想像那一點是一隻生物,他一生之中,只可以沿著那條線前行,或者退後。

 

1D

 

如果我們這個空間的維度增加,把它變成一個填滿的圖形,一個二維的空間。那這空間中的生物就可以擁有形狀,可以是一點,可以是一條線,也可是任何圖形。他們可以在空間內前後左右的行走,但在他們眼中,其他生物也不過是一條線,可能會在轉身時改變長度的線。

 

2D

 

再增加一條維度的話,空間變成了一個立體,一個三維的空間,一個我和你都正身處的空間。

而在所有的這些空間上面,我們都可以加一條叫做時間的維度。即是08:00的空間,08:01的空間加上08:02分的空間,就組成了這兩分鐘的空間。像拍攝電影一樣,把一秒分為若干格,每一格都是一張菲林,那一整條菲林就是時間的維度了。

所以說,一個世界,包含了四個維度(可觀察的),長、闊、高和時間。

但理論上,其他維度是可能存在的,只不過我們仍未能觀察到,而且也很難。你可以想像如果你是一個生活在二維空間的生物,你根本無法理解高度是甚麼,因為所有人都只是一條線罷了。

 

4 甚麼是相對論 Relativity?

你的一分鐘,不等於我的一分鐘。

相對論通常指狹義相對論。

前設是光速是世界上最快的速度,沒有東西(帶有訊息的)可以比光更快。那速度大約是每秒299,792,458米。

 

想像你身在尖東地鐵站內的電動行人路上,你只要站著,就可以和旁邊普通路上走的人一樣快,你只要慢慢前行,就會比旁邊普通路上的人要快了。因為電動行人路正不斷的把你送向前方,而你再在上面前進的話,你的實際速度就是電動行人路的速度加上你自己行前的速度。

那麼,如果把電動行人路加速到光速的99.9999999999%,然後你再在上面走,那不就可以超越光速了?或者我站在那條行人路上,我就可以看到光線慢慢的超越我,好像在高速公路上被超車一樣。

 

相對論告訴你,那是不可能的。

 

當電動行人路加速到光速的99.9999999999%時,在上面的你所體驗的時間,會和在普通行人路上的那個人有所不同。你的時間會過得比較慢,所以無論你怎樣加速,也沒法超越光速。

換言之,兩個人,只要他們用不同的速度運動,他們所經歷的時間長短就會不一。當然,這並不明顯,NASA曾經有過這樣一個實驗,把兩個極之準確的電子鐘對準,然後用他們最快的火箭送其中一個上太空,高速地圍著地球繞圈。當那個鐘回到地球的時候,上過太空的鐘慢了幾千分之一秒。因為時間在高速運動中過得比較慢。

 

亦因為沒有東西可以比光速更快,你可以用超快速的運動讓自己時間過得超慢,但沒法讓時間少於0,即是沒法回到過去。

 

剛才說過,時間和空間本來就是同一種東西來的,時間會因為運動而扭曲,空間亦然。

 

5 甚麼是蟲洞 Worm Hole?

蟲洞是連接兩個時空的隧道。

重溫剛才空間的解釋,看看那個一維的空間,因為空間並沒有必要是直線來的,可能會扭曲又是摺起,一旦中間打通了,就形成了一條捷徑,那就是蟲洞了。

 

1DWormhole

 

再次想像你自己變成了一點一維生物,你的人生就只有前進和後退,突然間,你前面出現了一個蟲洞,一條你從沒見過的分岔路,你一鑽進去,就到了空間的另一端了。

 

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如果加多一條維度,就會變成下圖的情況,由一邊通向另一邊。

再加一條(好煩呀),就係現實世界了。

 

6 甚麼是黑洞 Black Hole?

一個很重很重的東西,它的重力可以讓一切的東西沒法逃離,包括光。

黑洞是由一種叫引力崩塌的事件形成的,當一個恆星的燃料耗盡,他就會被自身的重力壓垮,然後半徑慚慚縮少,密度越高,也越重,最後因為越來越重,變成了黑洞。

質量越大(重量越重的正確說法),重力就越大,當重力大過某一點的時候,甚麼東西都無法再逃出來,就是黑洞了。

黑洞就好像一個三維空間的漏斗一樣,所有接近他的東西都會圍著它公轉,然後公轉的半徑慢慢縮少,形成旋渦,最後被吸到中心去。

 

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7 甚麼是事件視界 Event Horizon?

黑洞前的一條界線,一旦越過,就再也回不來了。

 

這是我從wiki 截的圖:

EventHorizon

 

8 甚麼是奇點 Singularity?

一點非常非常細小而又非常非常重的點,在裡面,廣義相對論及量子力學都會失效。

相對論在星球般大小的情況下運作得非常完美,計算重力和運動分毫不差,而量子力學則在極微小的世界下運作得如魚得水。奇點奇妙之處,在於他的重量讓計算無法忽略重力的影響,但他的大小又讓專家們無法無視量子力學的計算。

準確一點說,自然界中有四種力,引力、電磁力、強作用力和弱作用力,要解決上面這個問題,就要提出一條算式,可以同時計算這四種力的。

物理學家們為了找出這個「統一場理論」,花了好幾十年的時間,提出了不同的理論,但還沒確定那一個才是真的。

而統一場理論有一個更浪漫的名字,叫《萬有理論》(Theory of Everything),當然,答案不是「42」。

 

相對論預言黑洞中心就是奇點,而大爆炸理論也說宇宙形成之前,本身就是一個奇點。

 

9 甚麼是牛頓第三定律 Newton’s Third Law of Motion?

當兩個物體互相作用時,有作用力,就有反作用力。

原文:每一個作用力都對應著一個相等反抗的反作用力:也就是說,兩個物體彼此施加於對方的力總是大小相等、方向相反。
(To every action there is always opposed an equal reaction: or the mutual actions of two bodies upon each other are always equal, and directed to contrary parts.)

簡單而不準確地說,當你一拳打向牆壁時,你的手會痛,因為你的拳頭(物體一)對牆壁(物體二)產生了作用力,所以牆壁也會向你的手產生反作用力。

力,是一雙一對地出現的。 #hehe

 

好像夠了,希望可以做到在最少的劇透情況下,給予大家比較容易明白又幫助到理解劇情的資料。

 

關於作者:Katarina Prestor

Katarina Prestor
好想寫小說,但寫親都無人睇。當然我唔覺得係自己問題。因為呢個世界上,當問題出現既時候,永遠都係人地有問題。https://www.facebook.com/katarinaprestor

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