電影星際穿越提到的五維空間,時間以實體方式存在

2020-12-24 科學情報館

在電影《星際穿越》裡,男女主乘坐飛船,進入了黑洞卡圖剛亞(它的質量是太陽的一億倍)的引力範圍,由於燃料不夠,又無法得到補給,所以男主想到了一個方法,讓黑洞卡圖剛亞把飛船拉到它的邊界,用引力彈弓效應,把他們射向艾德蒙斯的星球,只要他們在卡圖剛亞周圍獲得足夠的速度,然後利用電影裡提到的登陸艙1號,漫遊者2號的推力,將他們推離黑洞的引力,但是這樣做的時候,飛船本身不得不減少物資,甩掉一部分自身重力,所以機器人塔斯犧牲了,被吸進黑洞,男主為了成全女主,讓女主活下去,也被吸進黑洞,也因此進入了五維文明構建的超立方體中。

黑洞卡圖剛亞
男主犧牲了自己

在這個五維空間裡,時間是以實體的方式存在,所以男主可以看到小時候的墨菲(男主女兒)、長大的墨菲,任何一個時間段的墨菲同時存在,他也看到了過去的自己,而且男主可以進入到任意一一個時間段,所以男主通過改變手錶秒針的顫動方式(發送摩斯電碼),給他在三維世界中的女兒傳送信息,並改變了她的選擇,也改變了人類未來的命運。

傳統物理學的空間概念,就是立體三維空間。自從愛因斯坦相對論問世以來,空間和時間就是不可分割的整體。愛因斯坦相對論認為,空間和時間可以相互轉化,時間是空間的另一種方式,因而傳統的三維空間加上一維時間,成了四維空間,而五維空間又加了一層次緯度,五維空間即時間、空間、層次的統一,在五維空間宇宙觀中,時間、空間、層次是對稱的,對稱空間觀是五維空間觀的本質,五維空間觀是對稱空間觀的展開。所以對稱空間觀就是五維空間觀。

電影中展示的

我們用空間直角坐標系來表示五維空間時,空間時間各為橫軸和縱軸,再加上速度為豎軸,即可形成五維空間參照系,在該參照系中,時間和空間的坐標軸不僅有正軸,還有負軸,同時還包含原點在內。時間和空間在五維空間參照系中存在時間—空間距離,即正負時間和正負空間之間有幾何距離關係。

線是一維的,參數是點。

面是二維的,參數是線。

體是三維的,參數是面。

以此類推,以體為參數構成的空間就是四維空間,通常理解為時空,從很多書中可以看到類似的說法,那麼以時空為參數構成的空間應該就是五維空間,我們人類能夠感知的只有4維了。

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