前言
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2019年上映的《復仇者聯盟4：終局之戰》全球票房總計27.978億美元，漫威電影宇宙（MCU）全球總票房高達200億美元，這是電影史上的奇蹟！漫威的成功絕非偶然，甚至可以說是必然結果，究其原因，影片製作精良、劇情豐富是必不可少的因素，主因卻是滿滿的科技風範兒直抵人心。本文將對全球票房冠軍《復聯4》中最炫酷的「時空穿梭」進行深度探討，尋覓其背後的科學奧義。
現代物理學的兩大支柱之一「量子力學」
量子是現代物理學中最小的不可分割的基本單位，最早由德國物理學家M·普朗克於1900年提出從而解釋了黑體輻射的實驗現象。與牛頓力學為代表的經典物理學不同，量子化現象主要表現在微觀物理世界，而微觀物理世界至今仍蘊藏著無數尚未被揭示出來的科學原理，吸引著一批又一批的科學家們前赴後繼投身至量子領域的研究中。2017年1月，我國研發的世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」正式交付使用，海量信息縱橫寰宇，量子通信實現了信息的無條件安全和高效傳輸，不僅如此，依靠量子衛星，科學家們還能夠在宏觀距離上檢驗量子力學的非局域性，也就是量子糾纏引起的超距作用。
愛看科幻片的朋友們一定聽聞過「量子糾纏」，那麼這種奇特的現象是什麼呢？用量子力學來解釋，當幾個粒子相互作用之後，各個粒子便擁有了整體性質，舉個例子來說，兩顆電子相互作用之後，一顆移動到太陽邊上，另一顆行至海王星附近，儘管距離如此遙遠，但是它們仍然保留著相關性，如果其中一顆狀態發生變化，另一顆也會即時發生相應的狀態變化。複雜而又多元的量子糾纏機制使得新的門類「量子信息學」應運而生，「量子密鑰」、「密集編碼」、「量子算法」等等高精尖的科學技術也逐漸進入人類視野。
如果說現代物理學的第一支柱「相對論」晦澀難懂，那麼「量子力學」理解起來的難度和深度更是有過之而無不及。例如，「量子力學」中最著名的思維實驗「薛丁格的貓」（量子困惑），薛丁格提出將一隻貓放置於密閉盒子中，盒子內放有少量鐳和一個內置氰化物的毒氣瓶，由於鐳存在衰變的機率，如果鐳發生衰變，就會觸發機關打碎裝有毒氣的瓶子，貓會因此死亡，如果鐳沒有發生衰變，貓就能存活下來。
依據經典物理學，盒內必將發生兩個結果：貓的存活或者貓的死亡，可是，外部觀測者唯有打開盒子才能知曉結果。不打開盒子，從量子力學的角度來分析，盒子內便存在一個中間態「貓的生死疊加態」，但是這種狀態違背了人類的邏輯思維，而客觀規律卻從不以人的意志為轉移。這只不死不活的貓攪擾著科學家們的安寧，直到休·埃弗萊特提出「多世界詮釋」才慢慢驅散了夢魘，他說，「兩隻貓都是真實的，一隻活貓、一隻死貓，它們存在於不同的世界中，盒子內部，整個世界分裂為兩個版本，它們在各方面的條件都是相同的，唯一的區別是，其中一個版本因鐳發生衰變，貓死了，而另一個版本貓還活著」。
其實，貓和外界觀測者構成了兩個相對的參考體系，當以貓為參考系時，其結果是客觀存在的；當以外界觀測者為參考系時，「貓的生死疊加態」實則是一種未被觀測的狀態現象。
我們不妨大膽設想一下，我們生存的宇宙空間，廣義上來講，是否如「量子領域」一樣，在歷經無數的裂變、膨脹之後，才成為如今廣袤無垠的模樣，那麼，「多元宇宙」必然會出現。也許在某個小宇宙中，小行星沒有撞擊地球，恐龍依舊是地球上的主宰；也許在某個宇宙之中，拿破崙在滑鐵盧戰役中取得了勝利，隨後又統一了歐亞大陸；也許在某個宇宙之中，地球軌道偏離了如今的位置，生命從未出現過或者僅僅是「曇花一現」。「量子力學」為傳統物理學注入了鮮活的力量，正是因其不確定性讓所有的物質都存在無盡的可能性，它們經過裂變、分化、排序、重組，才構成了當下的世界景觀以及人類還未曾發覺的萬象。
漫威宇宙中的「時空穿梭」
眾所周知，漫威電影素來以「環環相扣」著稱，也就是說漫威電影中一個簡單的鏡頭，一個神奇的彩蛋，甚至是一句看似尋常的話語，都可能引發接下來曼妙的劇情，正是這些「阡陌縱橫」共建了妙趣橫生的漫威宇宙，不僅如此，漫威電影還總能在科學與銀幕之間找到平衡點，從而打造出一種恰如其分的幻覺體驗，在這個既架空又共融的世界中，小孩子有了英雄夢，成年人多了一次科幻之旅。
關於《復仇者聯盟4：終局之戰》眾位超級英雄穿越的起源，是的，因為一隻小老鼠。在廢舊的倉庫中，小老鼠誤觸了工作檯，蟻人斯科特得以從量子領域返回，他在2018年進入量子領域執行任務，歸來時已經是2023年，對斯科特而言，量子領域中的「微觀宇宙」因其獨立性使他倖免於難，最為關鍵的一點是他在量子領域中穿行了五個小時，實質上是將其帶入到了五年之後「現實的未來」，既然未來可以穿越，那麼回到過去也就順理成章。
但是回到過去絕非易事，量子領域的複雜規則和不確定性是實現「時空穿梭」的最大阻礙，正如鋼鐵俠拒絕斯科特時所言「量子波動打破普朗克尺度，然後觸發德式效應，簡而言之，就是你回不來的」、「不，你是僥倖活下來的，這是幾十億分之一的概率」、「時空劫持，這太荒謬了，因為這就是白日做夢」、「如果沒有一個切實可行的方法，就無法安全執行，時空劫持，最有可能的結果是全軍覆沒」，鋼鐵俠口中的「量子波動」、「普朗克尺度」、「德式效應」分別是什麼呢？
量子波動：量子力學中的波實際上是一種「機率」，任何粒子的位置和動量不可能同時準確測量，根據「大爆炸宇宙論」，量子的波動導致了宇宙從無到有的突然產生。
普朗克尺度：作為量子力學的基本量度，對長度、時間等不確定性的程度由「普朗克常數」來確定，最小的長度量子為「普朗克長度」（1.6×10-33釐米），時間量子的最小間隔為「普朗克時間」（10-43秒）。
德式效應：2017年12月1日英國《每日郵報》刊登了德國物理教授埃裡克·盧茨的一項微觀粒子實驗。他在實驗中發現：在一定的條件下，熱量可以由溫度較低的量子態微觀粒子傳遞到溫度較高的量子態微觀粒子上，這個發現同經典物理學中的「熱力學第二定律」（熱量不能自發地由低溫物體轉移到高溫物體）背道而馳，由此可見，量子領域遵循的規律與宏觀並不相同，甚至大相逕庭，那麼，第二定律指出的「自然界中的任何過程都不可能自動復原，要使系統由終態回到初態必須藉助外界的作用」這種方向性的結論在量子領域中也可能會被打破。例如，我們輕易地將杯中水倒掉，卻覆水難收，我們揮揮拳頭將鏡子打碎，破鏡難再圓，假如這兩個例子發生在量子領域，杯中水、掌中鏡的自動復原便有可能成為現實，「時光倒流」也會成真。
有了以上理論作為支撐，漫威的超級英雄們使用「皮姆粒子」縮小到某個特定量子態，就可以打破普朗克尺度，再實現上述的時間反轉，好像「時空穿梭」並非難事，可是，大家不要低估了量子領域的複雜性和不確定性，電影《蟻人2》中黃蜂女為破壞飛彈將身體縮小至亞原子大小以致迷失在量子領域30餘年，所以，鋼鐵俠警告的「回不來」、「全軍覆沒」絕非兒戲，那他的「切實可行的方法」是什麼呢？
先看一下班納博士的構思和結果：班納博士陷入了「愛波羅佯謬」的怪圈，也就是說，班納博士基於量子理論確實規劃了量子穿梭的路線，但是這種設定並沒有突破宏觀時間維度的束縛，所以即便縮小為量子態，斯科特並沒有在時間中穿梭，而是時間在他體內遊走，所以斯科特變成了嬰兒時期、少年時期、老年時期的模樣，產生了複雜而又危險的結果。
鋼鐵俠則跳出了以上的誤區，基於他對「量子不確定性理論」的正確理解，研發了一種功能完備的時空穿梭導航器。導航器的原理正如模型演示的一樣，鋼鐵俠在量子領域構建了一個「莫比烏斯環」，利用「莫比烏斯環」的特性為時間反轉打開通路，最後藉助量子的不確定性，實現時間的逆向行進，最終達成「時空穿梭」的效果。那麼這般設計的原理和優勢分別是什麼呢？首先，我們要清楚「時間具有一維性，它只有單一維度，時間的特徵是線性向前不可逆轉」，而「莫比烏斯環」的形狀如圖所示，它是將一根紙條扭轉180°後，再把兩頭粘貼形成的紙帶圈，如果時間沿著環面行進，在宏觀維度它仍然是一維性，而在量子領域，便有了雙向行進的可能。這樣做當然是為了達成「時空穿梭」的目的取回原石，除此之外，也是為了避免形成新的平行宇宙造成時空的混亂。
我們回顧一下班納博士穿越回過去，古一法師對他說了這樣一番話「如果我把時間原石交給你，去拯救你們的現實，我們的現實就會危在旦夕」、「無限原石締造了你們所感受到的時間流，少了一顆原石，就意味著分流，這樣可能對你們的現實有幫助，但是我這裡的情況可就不一定了」、「在這個新的現實分支裡，失去了對抗黑暗力量的主要武器，我們的世界將危在旦夕，人們會遭受滅頂之災」，班納博士回答道「一旦我們用完了這些原石，我們會在最初的時間點將其物歸原主，所以從時空的角度來說，在原來的現實中，這些原石從來就沒有離開過」，《復聯4》的結尾，眾人齊心協力消滅了滅霸軍團之後，美隊將六顆無限原石和雷神錘歸於原位，正是為了消除眾人時空穿梭之後帶來現實分支的影響。
可是，美隊執行完此次任務之後，他沒有回來而是選擇留在了過去，史蒂夫這樣做會造成新的平行宇宙嗎？在《美國隊長2》中，一段佩吉·卡特紀念史蒂夫的影像資料中，她說：「他（史蒂夫·羅傑斯隊長）拯救了一千多個人，其中包括後來成為我丈夫的人，史蒂夫犧牲後仍然影響著我的人生」，甦醒的美隊來看望年邁的佩吉·卡特時，她的柜子上有兩件擺臺，兩張都是佩吉同子女一起拍攝的照片，並沒有出現她丈夫的身影，再加上佩吉對美隊說了這樣一番話「世界已經變了，我們都回不到過去，只能適應現在，有時我們能做的最好的事是重新開始」，所以，回到過去的史蒂夫正是佩吉·卡特從未公開過身份的丈夫，為了和心愛的女孩兒相守，史蒂夫選擇隱姓埋名做回普通人，在《復聯4》的片尾，老年的史蒂夫出現在同一個時間軸裡，更加說明了史蒂夫回到過去的行為並沒有產生其他的平行宇宙。
今天的科幻，明天的現實
電影被稱為「第七藝術」，而科幻電影則是所有類型影片中最為耀眼的明珠，不僅因為科幻題材電影製作過程十分複雜，製作成本昂貴，最為關鍵的一點是科幻電影是一種建立在科學上的幻想，這份表達滿足了人類對未來的想像以及對社會的思考，例如，《我，機器人》闡釋的主題是人工智慧發展到某一階段，機器人會不會因自我意識覺醒而反抗人類？《逃出克隆島》則講述了人類利用克隆體，通過移植其器官來達成長壽的目的，這是否已經嚴重違背了人倫？《星際穿越》包含了一種對資源消耗的擔憂，一旦地球資源耗盡，人類將何去何從？
1902年，世界上第一部科幻電影《月球旅行記》誕生，這部喬治·梅裡愛的開山之作拉開了科幻電影「鬼斧神工」的序幕，從此科幻電影便開始強烈表達人類對未知世界的好奇和幻想，正是這份熱切、高昂的探索欲望引領著人類科學為之聚集、向之發展。
科幻電影面向的是未來，而未來不外乎兩種結果，可控的和失控的，可控的未來不一定是喜劇，同樣的，失控的未來並非一定是悲劇，凡事都有兩面性，例如《黑衣人》系列電影，科學技術是建立星球防禦體系強有力的推手，但是它也能輕而易舉消除普通民眾的記憶，電影中的超級科技引發了社會的巨大分化，我們的現實也初見端倪。例如《終結者》系列電影，「天網」防禦系統以幾何級速度學習產生了自我意識，科學的負面性引發了巨大的災難，30億人死於核戰，但是絕望中的人類未曾放棄過希望，藉助勇氣的力量終於迎來黎明的曙光。
MCU（漫威電影宇宙）將科幻電影產業帶入巔峰，其內裡是思維創新和科技發展的時代革新，正是藉助二者相輔相成的推動力量，漫威影業獨樹一幟、登峰造極。其實，我們也應看到漫威無限風光的背後是從十一年前瀕臨破產邊緣一步步走過來的，「你要悄悄拔尖，然後驚豔所有人」，這大概是漫威最溫情的鼓勵了。
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