科幻电影中的物理学

1、科幻电影中的物理学 安阳师范学院 科幻电影中的物理学 姓名 学 号 : 指导老师 : 成 绩 : 日 期 : 超时空旅行类 第 1 页 安阳师范学院 在科幻电影中，我最喜欢的类型是超时空旅行类，比较不错的是英国的超时 空旅行和法国的时空急转弯。威尔斯在小说时间机器中把时间设想为 “第四维”，神通广大的主人公造出一架机器在时间轴上来回穿梭的时候，依据的 就是这个构想，它也为后来很多时空旅行类型的科幻作品所借用。 在小说开篇，威尔斯借助主人公之口，表达了他的第四维 (four-dimension) 观点: “很清楚，”这位时空旅行者继续说道，“任何真实 的物体在四个方向上都有外延 : 它必须有长度

2、、宽度、厚度和时度。但因为人们的 一个弱点，我们倾向于忽略这个事实。四维真的存在，其中的三维是空间的三个平 面，第四维是时间。” 关于星际旅行的构想雏形，较早可以追溯到开普勒撰写的 一本“另类”的天文学论著梦 (Kepler s Dream) 。梦讲述了一个名叫 Duracotus 的年轻人跟随其母亲一名女巫，驼在魔鬼 (Demo n)身上旅行到月球的故事。旅途中，博学的魔鬼向他传授了关于月亮的 的天文学知识，而 Duracotus 此前曾师从天文学家第谷 ?布拉赫学习过五年天文 学，这让他完全能领悟这些内容。 空间旅行在后来的幻想电影里，一直一个非常受关注的题材。在牛顿时空观 下，关于星际旅

3、行的想象主要局限于太阳系内的星体之间通常是从地球旅行到 其他星球。 第 2 页 安阳师范学院 乔治?威尔斯在首先登上月球的人们 (The First Men in the Moon 1901) 这部电影中，描写一位科学家发明了一种奇异材料据威尔斯的解释，所有已知 的物质对于地球引力都是“可透的”，即无法阻挡地球引力，但这种奇异材料却是 “各种放射能”都“穿透不过”的，它具有能隔断地球引力的惊人性能。因此，这 种物质所带来的可能性毫无疑问非比寻常。小说中那位聪明的剧作家说服了科学家 利用这种材料制作了一个球体，两人乘坐这个球体一起旅行到了月球，进行了一番 惊心动魄的探险。 在乔治?威尔斯的另一部

4、著名电影星际之战 (The War of the Worlds 1898) 中，攻击地球的火星人由于不能适应地球微生物，在原本攻势如潮的情形下突然全 部灭亡。从浩劫中恢复过来的人类对火星人留下的机械装置进行了考查，很快取得 了惊人的成果，最让主人公难以 置信的是，“飞行的秘密”已经被发现了。尽管威尔斯在小说里没有明言，但 “飞行的秘密”指的无疑是已被火星人掌握的空间飞行技术。因为，根据主人公无 意间的亲眼目睹，火星人在极短的时间就从火星到达了地球。 这一时期的科幻作品中，关于星际旅行最直接的想象来自儒 勒 ?凡尔纳的从地球到月亮 (From the Earth to the Moon 1865

5、)小说讲 述美国南北战争后，炮兵团的一群退伍军人在巴尔的摩成立了大炮俱乐部，这群炮 弹技术方面的精英分子很快对和平时期的安宁生活感到厌倦，为了安抚他们，俱乐 部的主席有了一个大胆的设想，倡 第 3 页 安阳师范学院 议他们设计一枚能用炮弹把人送上月亮的大炮。凡尔纳在小说中对这枚大炮设 计和发射细节的描述令人叹为观止。 爱因斯坦相对论下的时空观，极大地拓展了后来科幻小说家们在空间旅行上的 想象力，星际旅行范围从太阳系延伸到银河系甚至河外星系，是从一个行星系统到 另外一个行星系统的旅行，这通常被称为超空间旅行 (Hyperspace drive or Hyperdrive) 。 阿西莫夫对超空间旅

6、行进行了认真的设想，在他著名的基地系列 (Foundation series) 中，“跃迁 (transition) ”是太空飞船在银河系进行超空间 旅行的重要手段。这个过程中，太空飞船连带里面的人及其他物体会被转化成无质 无形的“迅子”，这是一种“谁也没有侦测到过或见过的东西”。超空间旅行在阿 西莫夫的小说中是一项人类在那些被“机器人三大法则”限制的机器人协助下完成 的重要成果。 阿西莫夫在他的科普电影寻访人类的太空之友中，对超空间旅行的现实可 能性进行认真的探讨。他指出，即便像科幻电影中那样，假定超空间旅行的能量条 件已被解决，但仍然还存在的两个棘手问题。首先，“迅子”的速度无论怎么快，

7、根据物理学法则，它的最大速度不能超越光速。其次，在“跃迁”时，把物质转变 成四处飞散的“迅子”，到达目的地后再在极短的时间内把其还原成原样，这是一 个在技术细节上很难确保的一个步骤。 安阳师范学院 只要能超越光速，时间将倒流，人们就能够回到从前。这是电影无极中的 理论。那么，光速能够被超越吗，爱因斯坦认为，不能但在20世纪50年代，一 位德国科学家海姆给出了肯定的回答。 半个多世纪过去了，以海姆理论为基础的实验论文突然被美国航空航天学会授 予年度大奖，与此同时美国空军对能够超越光速的“超时空引擎”表现出极大兴 趣。 还记得电影星际旅行中的“企业号”吗 , 还记得星球大战中的“千年 隼号”吗 ,

8、 这些超光速宇宙飞船能够自由地穿梭在星际之间，瞬间跃入异度空间。 电影是虚幻的，但现实中的科学实验其实一直在秘密进行。美国航空航天局 （NASA） 一直在人造卫星上试验这些科幻宇宙飞船所使用的离子引擎，并取得了初步成功。 “曲速”、“六维时空”、“反引力”、“子空间”、“时空跳跃” , 这些究 竟是伪科学还是未经证实的伟（大的）科学,神秘的“Z机器”将带给世人答案 “企业号”是美国著名科幻电影星际争霸战 （ 又译星舰迷航记或星 际旅行， Star Trek） 中的一艘超光速飞船。“企业号”是在太空中组合建造的， 有一个飞碟状的主舰身、一个雪茄形副舰身和两部曲速引擎。巨型碟形主舰身有 11 层甲板，是船员生活与工作的地方。“企业 号”装备了两部“曲速”引擎，以正反物质反应为动力，能超越光速，航行范 围除了物理上的距离之外，还有其他层次的距离。据电影描绘，“企业号”船员曾 多次在时光中旅行，回到过去 第 5 页 安阳师范学院 不同时期执行任务，也曾到达另一个与我们平行