科幻電影中的物理學(xué)

1、.科幻電影中的物理學(xué)超時空旅行類姓 名 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 成 績： 日 期： 在科幻電影中，我最喜歡的類型是超時空旅行類，比較不錯的是英國的超時空旅行和法國的時空急轉(zhuǎn)彎。威爾斯在小說時間機(jī)器中把時間設(shè)想為“第四維”，神通廣大的主人公造出一架機(jī)器在時間軸上來回穿梭的時候，依據(jù)的就是這個構(gòu)想，它也為后來很多時空旅行類型的科幻作品所借用。在小說開篇，威爾斯借助主人公之口，表達(dá)了他的第四維（four-dimension）觀點(diǎn)：“很清楚，”這位時空旅行者繼續(xù)說道，“任何真實(shí)的物體在四個方向上都有外延：它必須有長度、寬度、厚度和時度。但因?yàn)槿藗兊囊粋€弱點(diǎn)，我們傾向于忽略這個事實(shí)。四維真的存在，其中的三

2、維是空間的三個平面，第四維是時間?！标P(guān)于星際旅行的構(gòu)想雛形，較早可以追溯到開普勒撰寫的一本“另類”的天文學(xué)論著夢（Keplers Dream）。夢講述了一個名叫Duracotus的年輕人跟隨其母親一名女巫，駝在魔鬼（Demon）身上旅行到月球的故事。旅途中，博學(xué)的魔鬼向他傳授了關(guān)于月亮的的天文學(xué)知識，而Duracotus此前曾師從天文學(xué)家第谷·布拉赫學(xué)習(xí)過五年天文學(xué)，這讓他完全能領(lǐng)悟這些內(nèi)容?？臻g旅行在后來的幻想電影里，一直一個非常受關(guān)注的題材。在牛頓時空觀下，關(guān)于星際旅行的想象主要局限于太陽系內(nèi)的星體之間通常是從地球旅行到其他星球。喬治·威爾斯在首先登上月球的人們（The

3、 First Men in the Moon  1901)這部電影中，描寫一位科學(xué)家發(fā)明了一種奇異材料據(jù)威爾斯的解釋，所有已知的物質(zhì)對于地球引力都是“可透的”，即無法阻擋地球引力，但這種奇異材料卻是“各種放射能”都“穿透不過”的，它具有能隔斷地球引力的驚人性能。因此，這種物質(zhì)所帶來的可能性毫無疑問非比尋常。小說中那位聰明的劇作家說服了科學(xué)家利用這種材料制作了一個球體，兩人乘坐這個球體一起旅行到了月球，進(jìn)行了一番驚心動魄的探險。在喬治·威爾斯的另一部著名電影星際之戰(zhàn)（The War of the Worlds  1898)中，攻擊地球的火星人由于

4、不能適應(yīng)地球微生物，在原本攻勢如潮的情形下突然全部滅亡。從浩劫中恢復(fù)過來的人類對火星人留下的機(jī)械裝置進(jìn)行了考查，很快取得了驚人的成果，最讓主人公難以置信的是，“飛行的秘密”已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。盡管威爾斯在小說里沒有明言，但“飛行的秘密”指的無疑是已被火星人掌握的空間飛行技術(shù)。因?yàn)?，根?jù)主人公無意間的親眼目睹，火星人在極短的時間就從火星到達(dá)了地球。這一時期的科幻作品中，關(guān)于星際旅行最直接的想象來自儒勒·凡爾納的從地球到月亮(From the Earth to the Moon  1865)。小說講述美國南北戰(zhàn)爭后，炮兵團(tuán)的一群退伍軍人在巴爾的摩成立了大炮俱樂部，這群炮彈技

5、術(shù)方面的精英分子很快對和平時期的安寧生活感到厭倦，為了安撫他們，俱樂部的主席有了一個大膽的設(shè)想，倡議他們設(shè)計一枚能用炮彈把人送上月亮的大炮。凡爾納在小說中對這枚大炮設(shè)計和發(fā)射細(xì)節(jié)的描述令人嘆為觀止。愛因斯坦相對論下的時空觀，極大地拓展了后來科幻小說家們在空間旅行上的想象力，星際旅行范圍從太陽系延伸到銀河系甚至河外星系，是從一個行星系統(tǒng)到另外一個行星系統(tǒng)的旅行，這通常被稱為超空間旅行（Hyperspace drive or Hyperdrive）。     阿西莫夫?qū)Τ臻g旅行進(jìn)行了認(rèn)真的設(shè)想，在他著名的基地系列（Foundation series）中，“

6、躍遷（transition）”是太空飛船在銀河系進(jìn)行超空間旅行的重要手段。這個過程中，太空飛船連帶里面的人及其他物體會被轉(zhuǎn)化成無質(zhì)無形的“迅子”，這是一種“誰也沒有偵測到過或見過的東西”。超空間旅行在阿西莫夫的小說中是一項人類在那些被“機(jī)器人三大法則”限制的機(jī)器人協(xié)助下完成的重要成果。阿西莫夫在他的科普電影尋訪人類的太空之友中，對超空間旅行的現(xiàn)實(shí)可能性進(jìn)行認(rèn)真的探討。他指出，即便像科幻電影中那樣，假定超空間旅行的能量條件已被解決，但仍然還存在的兩個棘手問題。首先，“迅子”的速度無論怎么快，根據(jù)物理學(xué)法則，它的最大速度不能超越光速。其次，在“躍遷”時，把物質(zhì)轉(zhuǎn)變成四處飛散的“迅子”，到達(dá)目的地后

7、再在極短的時間內(nèi)把其還原成原樣，這是一個在技術(shù)細(xì)節(jié)上很難確保的一個步驟。只要能超越光速，時間將倒流，人們就能夠回到從前。這是電影無極中的理論。那么，光速能夠被超越嗎？愛因斯坦認(rèn)為，不能！但在20世紀(jì)50年代，一位德國科學(xué)家海姆給出了肯定的回答。半個多世紀(jì)過去了，以海姆理論為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)論文突然被美國航空航天學(xué)會授予年度大獎，與此同時美國空軍對能夠超越光速的“超時空引擎”表現(xiàn)出極大興趣。還記得電影星際旅行中的“企業(yè)號”嗎？還記得星球大戰(zhàn)中的“千年隼號”嗎？這些超光速宇宙飛船能夠自由地穿梭在星際之間，瞬間躍入異度空間。電影是虛幻的，但現(xiàn)實(shí)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)其實(shí)一直在秘密進(jìn)行。美國航空航天局(NASA)一直

8、在人造衛(wèi)星上試驗(yàn)這些科幻宇宙飛船所使用的離子引擎，并取得了初步成功?！扒佟?、“六維時空”、“反引力”、“子空間”、“時空跳躍”這些究竟是偽科學(xué)還是未經(jīng)證實(shí)的偉(大的)科學(xué)？神秘的“Z機(jī)器”將帶給世人答案！“企業(yè)號”是美國著名科幻電影星際爭霸戰(zhàn)(又譯星艦迷航記或星際旅行，Star Trek)中的一艘超光速飛船?！捌髽I(yè)號”是在太空中組合建造的，有一個飛碟狀的主艦身、一個雪茄形副艦身和兩部曲速引擎。巨型碟形主艦身有11層甲板，是船員生活與工作的地方?！捌髽I(yè)號”裝備了兩部“曲速”引擎，以正反物質(zhì)反應(yīng)為動力，能超越光速，航行范圍除了物理上的距離之外，還有其他層次的距離。據(jù)電影描繪，“企業(yè)號”船員曾多次在時光中旅行，回到過去不同時期執(zhí)