科幻電影中的物理學(xué)(優(yōu)選.)

1、科幻電影中的物理意義學(xué)院：物理與電氣信息工程學(xué)院專業(yè)：自動化班級：姓名：學(xué)號：科幻電影中的物理知識word.科學(xué)并非“在實驗室里只有科學(xué)家們才聽得懂的悄悄話” 是一門所有人都可以討論的學(xué)問?？茖W(xué)家們的研究內(nèi)容常常被用做科幻電影的主要素材?？墒窃诤芏嗲闆r下，在編劇們創(chuàng)造性的添加了自己的幻想之后，影片本身卻常常會違反最基本的物理規(guī)律。也許你已經(jīng)知道，迄今為止規(guī)模最大的粒子加速器大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LH。將于年內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。兩位俄國數(shù)學(xué)家預(yù)言，它有可能被證明是世界上第一臺時間機(jī)器。穿越時空總是能讓人產(chǎn)生濃厚的興趣，也成為很多科幻電影，對于眾多科幻電影，"時間旅行 "即穿越時空常常成為它們的

2、靈感源泉維護(hù)因果律的如12只猴子(12 Monkeys),挑戰(zhàn)因果律的如終結(jié)者 (The Terminator) 系列， 改變汗青的如羅拉快跑(Run Lola) 、蝴蝶效應(yīng)(The Butterfly Effect) 同物理學(xué)家們所爭論的一樣，這些影片無一不牽扯到時間旅行的因果律問題。要想在過去、現(xiàn)在和未來間自由穿梭，只有在時間機(jī)器建成后才有希望變?yōu)楝F(xiàn)實。當(dāng)LHC投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，每個在其中通過的粒子會在時空中形成一種沖擊波，讓周圍的空間和時間發(fā)生扭曲。當(dāng)兩個這樣的引力波彼此朝對方趨近的時候，可能會造成十分壯觀的結(jié)果。在某些極端場合，撞擊的引力波會在時空中撕出一個“蟲洞”來，即通常所說的可以穿越時

3、空的隧道。如果 LHC真的做到了這點，那么，任何研究領(lǐng)域所取得的進(jìn)展都會黯然失色。從這個意義上說，強(qiáng)子對撞機(jī)可能標(biāo)志著一個歷史新里程，而2008年，則有望成為時空元年?，F(xiàn)今能夠處理完成這個問題的最具使心服力確當(dāng)屬" 平行太空"( Parallel Universes )定見該定見認(rèn)為，在時空旅行中，有可能產(chǎn)生新的平行世界這個構(gòu)想由Hugh Everett 于 1957 年在現(xiàn)代物理評論發(fā)表， 初稱之為 "多重太空定見"( Many Worlds Theory)他認(rèn)為，在量子力學(xué)中，每當(dāng)一次測量完成，則被呈現(xiàn)的只是好些個可能的結(jié)果之一，其余可能的結(jié)果雖不能

4、呈現(xiàn)，但它們并不是不存在，而是在另外的太空中接續(xù)存在每次回到過去所做的改變汗青的行動，均可能產(chǎn)生出1 個新的世界。這種高度抽象的"多世界 "定見也被科幻電影引入過。例如在 回到未來中，Dr. Brown 向 Marty 詮釋 "平行世界 "時，在黑板上畫的概況圖恰是出自霍金的時間簡史目前，物理學(xué)家認(rèn)為，回到過去的個人行為不成能改變汗青至于為什么，他們只是堅決相信" 物理學(xué)定律會阻止"時空旅行者改變汗青，而未能給出完善的詮釋。數(shù)十年來，物理學(xué)家一直在努力探索時空之旅可能的真實機(jī)制。對于時空如何發(fā)生變化的最佳描述，源自于愛因斯坦的廣義相對

5、論。1905 年，愛因斯坦在狹義相對論中指出：1 個人如果做高速運(yùn)動，時間對他來說就會變慢；如果他的運(yùn)動速率趨近于光速，時間對他來說就會近乎障礙同時，狹義相對論認(rèn)為，光速沒有辦法超越，時間不成能倒流然而廣義相對論被提出后，許多科學(xué)家從中瞥見了時間旅行的可能性，包括諸如" 一位航天員可以在他出發(fā)之前即回到地球" 的假想。 所以研究人員一直在尋找它的某些瑕疵或者說尚未引起重視的層面， 以期取得突破。通過以往這些努力源源不斷地涌現(xiàn)出的時間機(jī)器藍(lán)圖，從來沒有脫離設(shè)計的初級階段；而隨著大型強(qiáng)子對撞機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)，盡管仍有一些不確定性，科學(xué)家終于可以揭開謎底了。時空穿越分為兩個過程：（ 1

6、） 、把時間扭曲成環(huán)路按照廣義相對論，宇宙萬物是在具有三維空間和一個時間維度的背景上歷經(jīng)興衰的。時空有一種不尋常的現(xiàn)象，那就是它會由于宇宙中的物質(zhì)和能量而發(fā)生彎曲或扭曲。后者也是萬有引力的根源所在。舉例來說，地球的質(zhì)量會使周圍的空間發(fā)生彎曲，造成鄰近地球的一切物體受到一種趨向于它的吸引力。時間的扭曲則較難進(jìn)行直觀想象，但是在任何質(zhì)量或能量面前，它確實會發(fā)生極微弱的扭曲。足夠大的質(zhì)量密度或能量密度甚至還能將時間扭曲成可以往返的環(huán)路，正如一塊橡膠平板經(jīng)過卷曲能形成一個圓柱面那樣。物理學(xué)家稱這樣的環(huán)路為“類時閉曲線”至少從理論上說，它們允許我們重訪過去的某個時間點。（ 2） 、引力波撕出“蟲洞”大型

7、強(qiáng)子對撞機(jī)可能會創(chuàng)造出蟲洞，從而實現(xiàn)某種形式的時空之旅。每個通過大型強(qiáng)子對撞機(jī)的粒子，會在時空中形成一種沖擊波，即產(chǎn)生一種造成周圍空間和時間扭曲的引力波動。當(dāng)兩個這樣的引力波彼此朝對方趨近的時候，可能會造成十分壯觀的結(jié)果。在某些場合，撞擊的引力波會在時空中撕出一個孔。由于暗能量神秘的“幻影”性質(zhì)，時空具有一種內(nèi)在的排斥力，不僅可使蟲洞的出入口保持敞開，甚至還能增大到足以讓人穿越而過。從而實現(xiàn)某種形式的時空之旅。這正是LHC所肩負(fù)的一個使命。據(jù)統(tǒng)計， 西方強(qiáng)國是科幻電影產(chǎn)量最大的國度，也是諾貝爾物理學(xué)獎獲得者至多的國度筆者相信這毫不是偶合，科幻作品與物理學(xué)科的成長也有著明顯的相互增進(jìn)效用科幻作品提供物理學(xué)家無盡的設(shè)想， 物理學(xué)賜與科幻實現(xiàn)胡想的可能科幻作品讓物理從一門晦澀的