尹傳紅 江曉原

讓電影圖解物理學(xué)

在等待了6年之后，《終結(jié)者》TV(Terminatorsalvation，2009)終于在前不久公映了。這部電影涉及到物理學(xué)，而且似乎還超出了一般“大學(xué)物理”的程度。

早在1895年，H.G.威爾斯就出版了科幻小說《時、司機器》(The Time Machine)，想象利用“時間機器”在未來世界的歷險。值得注意的是，這一年正是愛因斯坦考大學(xué)名落孫山的那年(他不得不去讀了一年當(dāng)時的“高考復(fù)習(xí)班”，第二年才上了大學(xué))，相對論還要等待10年才能問世。而正是相對論，使得“時間機器”從純粹的幻想變成了有一點理論依據(jù)的事情。

相對論表明，一個人如果高速運動著，時間對他來說就會變慢：如果他的運動速度趨近于光速，時間對他來說就會趨近于停滯——以光速運行就可以永生。那么再進(jìn)一步，如果運動的速度超過光速(盡管相對論假定這是不可能的)，會發(fā)生什么情況?推理表明時間就會倒轉(zhuǎn)，人就能夠回到過去——這就有點像威爾斯的時間機器了。當(dāng)然，這只是從理論上來說是如此，因為事實上人類至今所能做到的最快的旅行，其速度也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的，更別說超光速旅行了。

但是，未能實踐并不等于不能推理和想象，“想象的翅膀可以飛到無窮遠(yuǎn)處”。

如果人能夠回到過去，就會對我們的常識構(gòu)成挑戰(zhàn)，就會在理論上產(chǎn)生一個嚴(yán)重問題。這個問題可以有多種表述方法，但據(jù)我所見，將這一問題展示得最為生動者，當(dāng)數(shù)電影《終結(jié)者》系列。

“未來戰(zhàn)士”的邏輯

《終結(jié)者》(The Terminater，1984)當(dāng)年還有一個中文譯名《未來戰(zhàn)士》，但20多年過去，這個譯名逐漸被遺忘了。故事的基本架構(gòu)，在這第一部已經(jīng)奠定：

公元1984年，一個未來世界(公元2029年)的機器人殺手T-800來到洛杉磯地區(qū)，以“寧可錯殺三千絕不放過一個”的殘酷無情，瘋狂追殺一個青年女子莎拉·康納(Sarah Connor)。為何這個涉世未深生活也不很如意的平庸女孩如此重要?電影中交代的邏輯是這樣的：

在公元1997年8月29日，地球?qū)⒔?jīng)歷場核災(zāi)難，30億人死亡(沒有搞錯，現(xiàn)在已經(jīng)是2009年了，很高興至今尚未發(fā)生這樣的災(zāi)難)。此后電腦“天網(wǎng)”統(tǒng)治了地球，人類開始了艱難的抵抗。后來，人類抵抗組織中出現(xiàn)了一個叫約翰的天才青年，成為首領(lǐng)，而他的母親就是莎拉·康納?！疤炀W(wǎng)”認(rèn)為，如果將約翰的母親在成為母親之前殺掉，約翰就不會誕生，人類抵抗組織就不會有這樣個首領(lǐng)，抵抗就容易被摧毀。所以決定派殺手機器人T-800回到過去，要他斬草除根消除后患。

與此同時，約翰聞訊也派出了一個戰(zhàn)士回到過去，他的任務(wù)是保護(hù)莎拉·康納。這個戰(zhàn)士不得不以血肉之軀，與施瓦辛格扮演的殺手T-800一次次殊死搏斗。在這場艱苦斗爭中，他終于使莎拉·康納相信了上述未來世界的故事，認(rèn)識到了自己將要成為未來救世主的母親。更奇妙的是，他和莎拉·康納的生死交情發(fā)展成了愛情，他成了約翰的父親!

《終結(jié)者》II(Termlinator 2：Judgment Day，1991)的故事時間，到了“審判日”——公元1997年8月29日——之前不久。“天網(wǎng)”再次派出更先進(jìn)的機器人殺手T-1000回到過去，企圖殺害已經(jīng)是少年的約翰。

作為“智能液態(tài)金屬人“的殺手T-1000莎拉·康納逃出瘋?cè)嗽海┩咝粮竦拇蚨返鹊?，都是《終結(jié)者》的看點，但更有科學(xué)文化意義的情節(jié)，是約翰母子和T-800找到了“天網(wǎng)”的研發(fā)者，得知正是“天網(wǎng)”發(fā)動了“審判日”的核災(zāi)難，他們最終說服了研發(fā)者，一起摧毀了有關(guān)“天網(wǎng)”的一切資料，炸毀了電腦公司，阻止了人類世界未來的浩劫。

挑戰(zhàn)因果律

本來在我們的常識中，因果律是天經(jīng)地義的——任何事情有因才會有果，原因只能發(fā)生在前，結(jié)果必然產(chǎn)生于后。但是一旦人可以回到過去因果律就要受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

比如，約翰可以派遣自己的屬下回到過去，這位屬下還成了他的父親，這豈不是讜，約翰的出生是約翰自己安排的?

又如，《終結(jié)者》中的T－800是人類抵抗組織派遣回來的，可是他既然已經(jīng)能夠摧毀“天網(wǎng)”于未成之際，避免了“審判日”的到來，未來就不會有什么“天網(wǎng)”的統(tǒng)治和人類的抵抗組織，約翰也將和他母親過著和平幸福的生活(DVD影碟中確實有個這樣結(jié)尾的版本)，那么還有誰會將T-800派遣回來呢?

更荒謬的，殺手T－1000是“天網(wǎng)”在公元2029年派回來的，可是“天網(wǎng)”既然已經(jīng)在研發(fā)成功的前夕被徹底摧毀，后來又怎么會有“天網(wǎng)”存在?它又怎能往過去派遣殺手呢?

這樣的事情，在物理學(xué)上被稱為“佯謬”，上面這個問題，物理學(xué)家早就討論過，他們的表述方法之一是“外祖母佯謬”；如果你回到過去，遇見了年輕時的外祖母，你和她一起登山，不慎導(dǎo)致她失足身亡，那么你的母親將無法誕生，那么又怎么會有你的存在呢?這個表述，和《終結(jié)者》系列電影所展示的故事相比，就乏味多了。只不過人們在欣賞電影時，往往被電影特技、施瓦辛格、英雄救美等等弄得眼花繚亂，就容易忽略故事情節(jié)背后所蘊含著的科學(xué)文化背景。

“回到過去”和“時空跨越”，很長時間以來已經(jīng)成為科幻電影中最重要的靈感源泉之一。比如《第五元素》(The Fith Element)、《星ＵＨ》(Stargate)、《12猴子》(12 Monkeys)等等，都是如此(至于那種簡單利用“時間機器”一會兒跑到未來，一會兒回到過去的影片，就比較初級了——影片《時間機器》就是如此)。在《12猴子》中，回到過去的主人公最終死于警察的亂槍之下，未能制止人類未來的那場驚天浩劫。這個悲劇的結(jié)果雖不能伸張正義，卻維護(hù)了因果律，避免了《終結(jié)者》中光明結(jié)局所帶來的佯謬。

回到過去能不能改變歷史?

現(xiàn)在的第四部《終結(jié)者》，時間已經(jīng)延伸到“審判日”之后，全力描寫人類如何反抗“天網(wǎng)”的殘酷統(tǒng)治了。至于在第二部中，在“審判日”到來之前已被摧毀的“天網(wǎng)”為何毀而不滅，仍能建立起它的統(tǒng)治?這仍然可以讓最深奧的物理學(xué)來幫忙搪塞；

這里的問題是：即使有了時間機器，我們也能夠乘坐這樣的機器回到過去了，我們能不能夠改變歷史?

一種結(jié)論是：回到過去的人在歷史事件中只能旁觀，不能干預(yù)，不能改變歷史，這被史蒂芬-霍金稱為“協(xié)調(diào)歷史方法”，也正代表了一部分物理學(xué)家的觀點。至于為什么會如此，目前物理學(xué)家并未能給出完善的解釋，他們只是堅信“物理學(xué)定律會阻止”時空旅行者改變歷史?；艚鸨救艘矁A向這種觀點，他認(rèn)為改變歷史的概率“小于10～60”。所以霍金說他們描繪了一個“讓歷史學(xué)家放心的世界”。前面提到的《時間機器》倒是可以作為這種觀點的圖解——男主人公一次次回到過去但無論怎樣努力也未能改變他未婚妻死亡的結(jié)局。

另一種就是所謂的“多世界”理論，人回到過去可以干預(yù)歷史，改變歷史，實際上是產(chǎn)生一個新的世界和歷史，這被霍金稱為選擇歷史假想”。毫無疑問，科幻電影的編劇導(dǎo)演們，科幻小說的作者們，都是喜歡后一種結(jié)論的——誰都看得出，只有采納后一種結(jié)論才編得出好玩的故事。但《終結(jié)者》IV看來選擇了前一種，這樣它可以自圓其說。

(責(zé)任編輯劉俊)