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让电影图解物理学
在等待了6年之后，《终结者》TV(Terminatorsalvation，2009)终于在前不久公映了。这部电影涉及到物理学，而且似乎还超出了一般“大学物理”的程度。
早在1895年，H.G.威尔斯就出版了科幻小说《时、司机器》(The Time Machine)，想象利用“时间机器”在未来世界的历险。值得注意的是，这一年正是爱因斯坦考大学名落孙山的那年(他不得不去读了一年当时的“高考复习班”，第二年才上了大学)，相对论还要等待10年才能问世。而正是相对论，使得“时间机器”从纯粹的幻想变成了有一点理论依据的事情。
相对论表明，一个人如果高速运动着，时间对他来说就会变慢：如果他的运动速度趋近于光速，时间对他来说就会趋近于停滞——以光速运行就可以永生。那么再进一步，如果运动的速度超过光速(尽管相对论假定这是不可能的)，会发生什么情况?推理表明 时间就会倒转，人就能够回到过去——这就有点像威尔斯的时间机器了。当然，这只是从理论上来说是如此，因为事实上人类至今所能做到的最快的旅行，其速度也是远远小于光速的，更别说超光速旅行了。
但是，未能实践并不等于不能推理和想象，“想象的翅膀可以飞到无穷远处”。
如果人能够回到过去，就会对我们的常识构成挑战，就会在理论上产生一个严重问题。这个问题可以有多种表述方法，但据我所见，将这一问题展示得最为生动者，当数电影《终结者》系列。
“未来战士”的逻辑
《终结者》(The Terminater，1984)当年还有一个中文译名《未来战士》，但20多年过去，这个译名逐渐被遗忘了。故事的基本架构，在这第一部已经奠定：
公元1984年，一个未来世界(公元2029年)的机器人杀手T-800来到洛杉矶地区，以“宁可错杀三千绝不放过一个”的残酷无情，疯狂追杀一个青年女子莎拉·康纳(Sarah Connor)。为何这个涉世未深生活也不很如意的平庸女孩如此重要?电影中交代的逻辑是这样的：
在公元1997年8月29日，地球将经历场核灾难，30亿人死亡(没有搞错，现在已经是2009年了，很高兴至今尚未发生这样的灾难)。此后电脑“天网”统治了地球，人类开始了艰难的抵抗。后来，人类抵抗组织中出现了一个叫约翰的天才青年，成为首领，而他的母亲就是莎拉·康纳。“天网”认为，如果将约翰的母亲在成为母亲之前杀掉，约翰就不会诞生，人类抵抗组织就不会有这样个首领，抵抗就容易被摧毁。所以决定派杀手机器人T-800回到过去，要他斩草除根消除后患。
与此同时，约翰闻讯也派出了一个战士回到过去，他的任务是保护莎拉·康纳。这个战士不得不以血肉之躯，与施瓦辛格扮演的杀手T-800一次次殊死搏斗。在这场艰苦斗争中，他终于使莎拉·康纳相信了上述未来世界的故事，认识到了自己将要成为未来救世主的母亲。更奇妙的是，他和莎拉·康纳的生死交情发展成了爱情，他成了约翰的父亲!
《终结者》II(Termlinator 2：Judgment Day，1991)的故事时间，到了“审判日”——公元1997年8月29日——之前不久。“天网”再次派出更先进的机器人杀手T-1000回到过去，企图杀害已经是少年的约翰。
作为“智能液态金属人“的杀手T-1000莎拉·康纳逃出疯人院，施瓦辛格的打斗等等，都是《终结者》的看点，但更有科学文化意义的情节，是约翰母子和T-800找到了“天网”的研发者，得知正是“天网”发动了“审判日”的核灾难，他们最终说服了研发者，一起摧毁了有关“天网”的一切资料，炸毁了电脑公司，阻止了人类世界未来的浩劫。
挑战因果律
本来在我们的常识中，因果律是天经地义的——任何事情有因才会有果，原因只能发生在前，结果必然产生于后。但是一旦人可以回到过去 因果律就要受到严峻挑战。
比如，约翰可以派遣自己的属下回到过去，这位属下还成了他的父亲，这岂不是谠，约翰的出生是约翰自己安排的?
又如，《终结者》中的T－800是人类抵抗组织派遣回来的，可是他既然已经能够摧毁“天网”于未成之际，避免了“审判日”的到来，未来就不会有什么“天网”的统治和人类的抵抗组织，约翰也将和他母亲过着和平幸福的生活(DVD影碟中确实有个这样结尾的版本)，那么还有谁会将T-800派遣回来呢?
更荒谬的，杀手T－1000是“天网”在公元2029年派回来的，可是“天网”既然已经在研发成功的前夕被彻底摧毁，后来又怎么会有“天网”存在?它又怎能往过去派遣杀手呢?
这样的事情，在物理学上被称为“佯谬”，上面这个问题，物理学家早就讨论过，他们的表述方法之一是“外祖母佯谬”；如果你回到过去，遇见了年轻时的外祖母，你和她一起登山，不慎导致她失足身亡，那么你的母亲将无法诞生，那么又怎么会有你的存在呢?这个表述，和《终结者》系列电影所展示的故事相比，就乏味多了。只不过人们在欣赏电影时，往往被电影特技、施瓦辛格、英雄救美等等弄得眼花缭乱，就容易忽略故事情节背后所蕴含着的科学文化背景。
“回到过去”和“时空跨越”，很长时间以来已经成为科幻电影中最重要的灵感源泉之一。比如《第五元素》(The Fith Element)、《星ＵＨ 》(Stargate)、《12猴子》(12 Monkeys)等等，都是如此(至于那种简单利用“时间机器”一会儿跑到未来，一会儿回到过去的影片，就比较初级了——影片《时间机器》就是如此)。在《12猴子》中，回到过去的主人公最终死于警察的乱枪之下，未能制止人类未来的那场惊天浩劫。这个悲剧的结果虽不能伸张正义，却维护了因果律，避免了《终结者》中光明结局所带来的佯谬。
回到过去能不能改变历史?
现在的第四部《终结者》，时间已经延伸到“审判日”之后，全力描写人类如何反抗“天网”的残酷统治了。至于在第二部中，在“审判日”到来之前已被摧毁的“天网”为何毁而不灭，仍能建立起它的统治?这仍然可以让最深奥的物理学来帮忙搪塞；
这里的问题是：即使有了时间机器，我们也能够乘坐这样的机器回到过去了，我们能不能够改变历史?
一种结论是：回到过去的人在历史事件中只能旁观，不能干预，不能改变历史，这被史蒂芬-霍金称为“协调历史方法”，也正代表了一部分物理学家的观点。至于为什么会如此，目前物理学家并未能给出完善的解释，他们只是坚信“物理学定律会阻止”时空旅行者改变历史。霍金本人也倾向这种观点，他认为改变历史的概率“小于10～60”。所以霍金说他们描绘了一个“让历史学家放心的世界”。前面提到的《时间机器》倒是可以作为这种观点的图解——男主人公一次次回到过去但无论怎样努力也未能改变他未婚妻死亡的结局。
另一种就是所谓的“多世界”理论，人回到过去可以干预历史，改变历史，实际上是产生一个新的世界和历史，这被霍金称为’选择历史假想”。毫无疑问，科幻电影的编剧导演们，科幻小说的作者们，都是喜欢后一种结论的——谁都看得出，只有采纳后一种结论才编得出好玩的故事。但《终结者》IV看来选择了前一种，这样它可以自圆其说。
(责任编辑 刘俊)
在等待了6年之后，《终结者》TV(Terminatorsalvation，2009)终于在前不久公映了。这部电影涉及到物理学，而且似乎还超出了一般“大学物理”的程度。
早在1895年，H.G.威尔斯就出版了科幻小说《时、司机器》(The Time Machine)，想象利用“时间机器”在未来世界的历险。值得注意的是，这一年正是爱因斯坦考大学名落孙山的那年(他不得不去读了一年当时的“高考复习班”，第二年才上了大学)，相对论还要等待10年才能问世。而正是相对论，使得“时间机器”从纯粹的幻想变成了有一点理论依据的事情。
相对论表明，一个人如果高速运动着，时间对他来说就会变慢：如果他的运动速度趋近于光速，时间对他来说就会趋近于停滞——以光速运行就可以永生。那么再进一步，如果运动的速度超过光速(尽管相对论假定这是不可能的)，会发生什么情况?推理表明 时间就会倒转，人就能够回到过去——这就有点像威尔斯的时间机器了。当然，这只是从理论上来说是如此，因为事实上人类至今所能做到的最快的旅行，其速度也是远远小于光速的，更别说超光速旅行了。
但是，未能实践并不等于不能推理和想象，“想象的翅膀可以飞到无穷远处”。
如果人能够回到过去，就会对我们的常识构成挑战，就会在理论上产生一个严重问题。这个问题可以有多种表述方法，但据我所见，将这一问题展示得最为生动者，当数电影《终结者》系列。
“未来战士”的逻辑
《终结者》(The Terminater，1984)当年还有一个中文译名《未来战士》，但20多年过去，这个译名逐渐被遗忘了。故事的基本架构，在这第一部已经奠定：
公元1984年，一个未来世界(公元2029年)的机器人杀手T-800来到洛杉矶地区，以“宁可错杀三千绝不放过一个”的残酷无情，疯狂追杀一个青年女子莎拉·康纳(Sarah Connor)。为何这个涉世未深生活也不很如意的平庸女孩如此重要?电影中交代的逻辑是这样的：
在公元1997年8月29日，地球将经历场核灾难，30亿人死亡(没有搞错，现在已经是2009年了，很高兴至今尚未发生这样的灾难)。此后电脑“天网”统治了地球，人类开始了艰难的抵抗。后来，人类抵抗组织中出现了一个叫约翰的天才青年，成为首领，而他的母亲就是莎拉·康纳。“天网”认为，如果将约翰的母亲在成为母亲之前杀掉，约翰就不会诞生，人类抵抗组织就不会有这样个首领，抵抗就容易被摧毁。所以决定派杀手机器人T-800回到过去，要他斩草除根消除后患。
与此同时，约翰闻讯也派出了一个战士回到过去，他的任务是保护莎拉·康纳。这个战士不得不以血肉之躯，与施瓦辛格扮演的杀手T-800一次次殊死搏斗。在这场艰苦斗争中，他终于使莎拉·康纳相信了上述未来世界的故事，认识到了自己将要成为未来救世主的母亲。更奇妙的是，他和莎拉·康纳的生死交情发展成了爱情，他成了约翰的父亲!
《终结者》II(Termlinator 2：Judgment Day，1991)的故事时间，到了“审判日”——公元1997年8月29日——之前不久。“天网”再次派出更先进的机器人杀手T-1000回到过去，企图杀害已经是少年的约翰。
作为“智能液态金属人“的杀手T-1000莎拉·康纳逃出疯人院，施瓦辛格的打斗等等，都是《终结者》的看点，但更有科学文化意义的情节，是约翰母子和T-800找到了“天网”的研发者，得知正是“天网”发动了“审判日”的核灾难，他们最终说服了研发者，一起摧毁了有关“天网”的一切资料，炸毁了电脑公司，阻止了人类世界未来的浩劫。
挑战因果律
本来在我们的常识中，因果律是天经地义的——任何事情有因才会有果，原因只能发生在前，结果必然产生于后。但是一旦人可以回到过去 因果律就要受到严峻挑战。
比如，约翰可以派遣自己的属下回到过去，这位属下还成了他的父亲，这岂不是谠，约翰的出生是约翰自己安排的?
又如，《终结者》中的T－800是人类抵抗组织派遣回来的，可是他既然已经能够摧毁“天网”于未成之际，避免了“审判日”的到来，未来就不会有什么“天网”的统治和人类的抵抗组织，约翰也将和他母亲过着和平幸福的生活(DVD影碟中确实有个这样结尾的版本)，那么还有谁会将T-800派遣回来呢?
更荒谬的，杀手T－1000是“天网”在公元2029年派回来的，可是“天网”既然已经在研发成功的前夕被彻底摧毁，后来又怎么会有“天网”存在?它又怎能往过去派遣杀手呢?
这样的事情，在物理学上被称为“佯谬”，上面这个问题，物理学家早就讨论过，他们的表述方法之一是“外祖母佯谬”；如果你回到过去，遇见了年轻时的外祖母，你和她一起登山，不慎导致她失足身亡，那么你的母亲将无法诞生，那么又怎么会有你的存在呢?这个表述，和《终结者》系列电影所展示的故事相比，就乏味多了。只不过人们在欣赏电影时，往往被电影特技、施瓦辛格、英雄救美等等弄得眼花缭乱，就容易忽略故事情节背后所蕴含着的科学文化背景。
“回到过去”和“时空跨越”，很长时间以来已经成为科幻电影中最重要的灵感源泉之一。比如《第五元素》(The Fith Element)、《星ＵＨ 》(Stargate)、《12猴子》(12 Monkeys)等等，都是如此(至于那种简单利用“时间机器”一会儿跑到未来，一会儿回到过去的影片，就比较初级了——影片《时间机器》就是如此)。在《12猴子》中，回到过去的主人公最终死于警察的乱枪之下，未能制止人类未来的那场惊天浩劫。这个悲剧的结果虽不能伸张正义，却维护了因果律，避免了《终结者》中光明结局所带来的佯谬。
回到过去能不能改变历史?
现在的第四部《终结者》，时间已经延伸到“审判日”之后，全力描写人类如何反抗“天网”的残酷统治了。至于在第二部中，在“审判日”到来之前已被摧毁的“天网”为何毁而不灭，仍能建立起它的统治?这仍然可以让最深奥的物理学来帮忙搪塞；
这里的问题是：即使有了时间机器，我们也能够乘坐这样的机器回到过去了，我们能不能够改变历史?
一种结论是：回到过去的人在历史事件中只能旁观，不能干预，不能改变历史，这被史蒂芬-霍金称为“协调历史方法”，也正代表了一部分物理学家的观点。至于为什么会如此，目前物理学家并未能给出完善的解释，他们只是坚信“物理学定律会阻止”时空旅行者改变历史。霍金本人也倾向这种观点，他认为改变历史的概率“小于10～60”。所以霍金说他们描绘了一个“让历史学家放心的世界”。前面提到的《时间机器》倒是可以作为这种观点的图解——男主人公一次次回到过去但无论怎样努力也未能改变他未婚妻死亡的结局。
另一种就是所谓的“多世界”理论，人回到过去可以干预历史，改变历史，实际上是产生一个新的世界和历史，这被霍金称为’选择历史假想”。毫无疑问，科幻电影的编剧导演们，科幻小说的作者们，都是喜欢后一种结论的——谁都看得出，只有采纳后一种结论才编得出好玩的故事。但《终结者》IV看来选择了前一种，这样它可以自圆其说。
(责任编辑 刘俊)