電影中不可能的物理學(xué)

前言

　　序言　　有朝一日人類有沒有可能穿牆而過？或造出速度比光還快的太空船？讀出別人心裡頭在想什麼？將自己隱形？用念力移動物體？讓自己的身體在瞬間移動到外太空？上面這些問題，我從小就很感興趣。而且，跟很多物理學(xué)家一樣，我在成長的過程中也常常感到好奇，像時光旅行、光砲、力場、平行宇宙這些東西究竟可不可能存在？透過種種魔術(shù)、奇幻故事和科幻小說，我的想像力得到了充分的發(fā)展，我也對這些「不可能的事物」開始了我長達一生的愛戀。從科學(xué)的角度看，這些故事只是幻想，在現(xiàn)實世界根本不可能存在?！　￠L大成人，意味著拋棄這類幻想。大人說，在現(xiàn)實世界，我們必須放棄這些不可能實現(xiàn)的幻想，追求實際。但我有我自己的看法。如果要保持對這些不可能事物的愛好，我只能透過物理學(xué)的領(lǐng)域進行探索。要是對高等物理學(xué)沒有深厚的素養(yǎng)，我將永遠只能用臆測的態(tài)度面對這些未來性的科技，卻永遠不曉得這些東西會不會實現(xiàn)。所以，要實現(xiàn)夢想，我應(yīng)該要投身於高等數(shù)學(xué)和理論物理學(xué)。後來，我也的確這麼做了。如今，我不時會收到科幻小說家或劇作家的來信，請我針對他們的故事提供意見，並藉此探索物理定律的極限?！　　覆豢赡堋故窍鄬Φ摹　∝灤緯暮诵膯栴}之一是，一個在今天「不可能」存在的東西，數(shù)百年後甚至數(shù)百萬年後是否仍然不可能呢？　　回顧過去這個世紀，人類在科學(xué)上獲得了長足的進展，其中又以量子理論和廣義相對論最為可觀，既然如此，我們應(yīng)該能粗略估計，前面提到的某些神奇科技，在未來的什麼時候或許有可能實現(xiàn)?！　‰S著日益先進的理論（如弦論）的陸續(xù)問世，某些一向被認為屬於科幻世界的觀念，如時光旅行和平行宇宙，如今已經(jīng)得到物理學(xué)家的重新評估。想想看，我們今天在日常生活中用到的許多科技，對一百五十年前的科學(xué)家而言不也是無稽之談嗎？凡爾納在一八六三年創(chuàng)作了一部小說：《二十世紀的巴黎》（Paris in the 20th Century），之後卻束之高閣；一個多世紀後，這部小說才被凡爾納的曾孫重新發(fā)掘而得以在一九九四年重見天日。書中，凡爾納對一九六○年時的巴黎提出了大膽預(yù)言，還想像出許多在十九世紀被認為不可能存在的科技，如傳真機、全球性的溝通網(wǎng)絡(luò)、用玻璃帷幕做成的摩天大樓、以石油驅(qū)動的汽車，以及懸浮在地面上的高速列車。凡爾納的預(yù)言如此精準，並不令人感到意外，因為，他周遭有許多科學(xué)家朋友，在長期的耳濡目染之下，他對科學(xué)的基本原理有深刻的認識，所以預(yù)測才如此神準?！　∵z憾的是，十九世紀某些最偉大的科學(xué)家，立場卻完全相反，他們宣稱，前面提到的那些科技，全都無望實現(xiàn)。以維多利亞時代聲譽最卓著的物理學(xué)家凱爾文爵士（Lord Kelvin；他死後葬在西敏寺，與牛頓為鄰）為例，他宣稱，像飛機這樣「比空氣還重」的機器，絕對飛不起來。他還認為，X光是個騙局，無線電的發(fā)展則前途黯淡。發(fā)現(xiàn)電子核的拉塞福爵士（Lord Rutherford），則認為原子彈絕對製造不出來，還斥之為無稽之談?！　∈攀兰o的化學(xué)家普遍認為，傳說中的「點金石」（philosopher’s stone），在科學(xué)上是不可能的，花再多力氣去尋找都是枉然。根據(jù)十九世紀的化學(xué)理論，化學(xué)元素基本上是無法改變的。但是就今天的科學(xué)技術(shù)而言，要用原子擊碎器將鉛原子變成黃金，在理論上是可能的。想想看，二十世紀初的人要是見到今天的電視、電腦和網(wǎng)際網(wǎng)路，會不嘖嘖稱奇嗎？時間再拉近一點。沒多久以前，黑洞也被認為是科幻小說的產(chǎn)物。愛因斯坦自己在一九三九年就寫過一篇文章，「證明」黑洞不可能形成。然而，透過今天的哈伯太空望遠鏡或錢德拉X射線望遠鏡（Chandra X-ray telescope），我們卻看到了數(shù)以千計的黑洞存在於太空當中?！　∫陨戏N種技術(shù)在十九和二十世紀初之所以被認為不可能，原因在於相關(guān)的物理定律和科學(xué)原理尚未被發(fā)掘出來。而今，許多原本不可能的技術(shù)已經(jīng)成為真實，可見，在過去這近百年來，人類對科學(xué)的認識加深了多少（尤其在原子層次）?！　☆A(yù)測未來　　預(yù)測，尤其是預(yù)測數(shù)百年或數(shù)千年後的世界，一向是很危險的。物理學(xué)家尼爾斯?波爾（Niels Bohr）有句名言：「預(yù)測很難，預(yù)測未來更難?！沟矤柤{的時代跟今天這個時代有個很重要的基本差異。如今，我們對物理學(xué)的基本定律都已經(jīng)有了大致的認識。從質(zhì)子的內(nèi)部到擴張中的宇宙，種種橫跨四十三個數(shù)量級的物理現(xiàn)象，其基本定律都已經(jīng)被物理學(xué)家所掌握。因此，今天的物理學(xué)家可以相當有把握地說，未來的科技大概會是什麼模樣，也更能分辨哪些科技有可能發(fā)展出來，而哪些科技則完全不可能實現(xiàn)?！　∫虼?，我在本書將所謂的不可能分成三類。第一類是那些尚未發(fā)展出來，但並未違反已知物理定律的科技。這些科技可望在本世紀或下個世紀就發(fā)展出來，雖然形式可能有所修正。包括瞬間移動、反物質(zhì)引擎、某種形式的心電感應(yīng)、念力移物、隱形，都被我歸屬在這一類。第二類不可能，則是那些我們對其背後的原理原則仍不甚明瞭的科技。這些科技就算真的發(fā)展出來，恐怕也要再等上數(shù)千年甚至數(shù)百萬年。這一類科技包括時光機器、超時空旅行和穿越蟲洞。至於最後一類，也就是第三類，指的則是違反已知物理定律的科技。叫人吃驚的是，屬於這一類的東西並不多。然而，這一類技術(shù)要是真的實現(xiàn)，人類對物理學(xué)的認識恐怕要徹底翻轉(zhuǎn)。　　我認為，上述的分類很重要，因為，科幻小說中雖然有許多科技都被科學(xué)家駁斥為不可能，但他們口中的不可能，其實只是針對我們這個原始的文明而言。舉例來說，大部分的科學(xué)家都認為，我們的地球不可能有外星人來造訪，因為，星球與星球間的距離實在是太漫長、太遙遠了。　　誠然，就人類現(xiàn)有的科技水準而言，星際旅行確實是不可能的任務(wù)，但對一個發(fā)展程度遠超過我們幾千年甚至幾百萬年的文明而言，情況就不同了?；哆@個緣故，將「不可能」加以分級是非常重要的。畢竟，在我們看來不可能的科技，對其他文明而言或許並非不可能。因此，當我們在討論什麼事情可能或不可能的時候，別忘了，在宇宙中的某個地方，或許有一個科技水準超越我們好幾千年甚至好幾百萬年的文明存在。　　我在研究上的最終目標是，完成愛因斯坦未完成的夢想，創(chuàng)建出一套「萬有理論」，一套「究竟的理論」（final theory），讓目前科學(xué)上最困難的一些「不可能」的問題，如時光旅行辦不辦得到，黑洞的中心有些什麼，大霹靂以前發(fā)生了什麼事，終能得到解答。我和「不可能」一生的愛戀，如今仍在持續(xù)當中；我很好奇，這些不可能之事，在多少年以後，有哪些會成為人類日常生活的一部分？

內(nèi)容概要

　　〈天使與魔鬼〉中，差點毀滅梵諦岡的反物質(zhì)炸彈現(xiàn)實中可能造出嗎？　　〈星際大戰(zhàn)〉中的光劍和〈星艦迷航記〉裡的光炮可能成為軍警配備嗎？　　只要有超材料，你不需要魔戒和哈利波特的斗蓬，就能實現(xiàn)隱形的願望？　　機器人可能如〈機械公敵〉、〈魔鬼終結(jié)者〉中那樣擁有智慧、危害人類嗎？　　如同曾被斥為無稽之談的飛機、X光、原子彈、黑洞一樣，還有哪些目前只存在於科幻電影的科技，未來有機會被證實或?qū)嵱没?？請讓世界知名物理學(xué)家加來道雄帶你從星際大戰(zhàn)、哈利波特、魔戒、王牌天神、機械公敵……等電影，認識時光旅行、防護罩、光炮、隱形、心電感應(yīng)、預(yù)知……等科幻片中出現(xiàn)的科技與心靈力量是否有實現(xiàn)的可能？藉由本書，你將更加瞭解物理學(xué)的基本定律和局限，例如：　　如何運用光學(xué)、電磁場和超材料，來實現(xiàn)隱形技術(shù)。從量子理論，分析瞬間移動、超越光速和心電感應(yīng)的可能性。關(guān)於外星生物是否存在，德瑞克方程式的預(yù)估準確嗎？我們能否利用核子火箭或反物質(zhì)火箭做為太空船的動力？根據(jù)熱力學(xué)三大定律與統(tǒng)計力學(xué)，恆動機可能製造出來嗎？　　發(fā)明太空望遠鏡的哈伯受了科幻小說的影響，放棄法律工作，改行當科學(xué)家，成為二十世紀最偉大的天文學(xué)家。本書也企圖挑動你對物理學(xué)的興趣，並引導(dǎo)你以更深入的角度欣賞電影裡的科幻情節(jié)。請跟隨作者，一同踏上這場刺激、教育與娛樂效果的科學(xué)探險之旅！

作者簡介

　　加來道雄（Michio Kaku）　　紐約市立大學(xué)理論物理學(xué)研究所教授。著作中的《穿梭超時空》，被《紐約時報》和《華盛頓郵報》評選為年度最佳科普讀物之一。另主持一個全國聯(lián)播性的廣播節(jié)目。現(xiàn)居紐約?！鰧徲喺吆喗殛愓S 　　臺灣大學(xué)物理系教授。美國加州大學(xué)聖地牙哥分校物理博士。主要研究領(lǐng)域為超導(dǎo)體與磁性，以及兩者之間的交互作用關(guān)係。關(guān)於奈米尺度的超導(dǎo)體材料探討，也是目前的研究重點。許晉福 　　政大會計系畢業(yè)，目前專事翻譯。譯有《教養(yǎng)過動兒》、《老媽聽我說》（以上世茂）、《美味的陷阱》（世潮）等書。

書籍目錄

自序致謝PART 1第一類不可能第1章力場第2章隱形第3章光炮與死星第4章瞬間移動第5章心電感應(yīng)第6章念力第7章機器人第8章外星生物與幽浮第9章太空船第10章反物質(zhì)與反宇宙PART 2第二類不可能第11章超越光速第12章時光旅行第13章平行宇宙PART 3第三類不可能第14章恆動機第15章預(yù)知結(jié)語 不可能物理學(xué)的未來

章節(jié)摘錄

　　第1章 力場　　定律一：當一位德高望重卻年邁的科學(xué)家說某某事情有可能時，他　　應(yīng)該不會說錯；但若他說某某事情不可能，他說錯的可能　　性就很大了?！　《啥阂页隹赡苄缘木窒?，方法只有一個，那就是稍稍跨過界　　線，到不可能的領(lǐng)域進行探索。　　定律三：任何夠先進的科技，和魔術(shù)其實是難以區(qū)別的?！　。瓉喩死耍ˋrthur C. Clarke）三大定律　　「升起防護罩！」　　上面這句話，是〈星艦迷航記〉裡的寇克艦長（Captain Kirk）經(jīng)常對下屬發(fā)出的第一道命令，為的是保護他的太空船企業(yè)號（Enterprise）不受到敵人的砲火攻擊?！　」适轮械姆雷o罩又叫作「力場」（Force Field），它基本上可以決定一艘太空船在星際戰(zhàn)役中的勝負，因此舉足輕重。每當力場的能源大量損耗時，企業(yè)號就會越來越不堪一擊，直到被迫投降為止?！　×龅降资鞘颤N？根據(jù)科幻小說的描寫，它是一種薄薄的、隱形的、無法穿透的屏障，可阻擋外來的雷射光和火箭。乍聽之下，你可能覺得製造這個東西很簡單，不久後應(yīng)該就可以聽到某發(fā)明家宣布，他已經(jīng)發(fā)明防護罩，可以在戰(zhàn)場上運用。然而，事實上這要複雜許多?！　∫蝗鐞鄣仙碾姛襞轂楝F(xiàn)代文明帶來革命，力場這東西也可能對人類生活的每個面向造成深遠影響。這種技術(shù)一旦問世，軍隊便能建立起槍砲不入的屏障，用以阻擋敵軍的炮火和子彈。而橋樑、道路和高速公路，理論上只要按個按鍵就可以搭建起來。於是，我們將能夠在彈指之間在沙漠裡蓋起一座城市，建造出全部以力場構(gòu)成的摩天大樓。我們可以在城市上方設(shè)置力場，以降低天氣對我們的影響，此後不管是颳大風(fēng)、下大雪，甚至是發(fā)生龍捲風(fēng)，我們都無須害怕。甚至，透過防護罩的保護，我們還可以在海底下興建城市。屆時，玻璃、鋼筋和混凝土，恐怕都要銷聲匿跡?！　∑婀值氖?，力場可說是在實驗室裡最難製造出來的東西之一。事實上，有部分物理學(xué)家還認為，除非修正力場的部分特性，否則這東西根本不可能造出。

編輯推薦

　　〈天使與魔鬼〉中，差點毀滅梵諦岡的反物質(zhì)炸彈現(xiàn)實中可能造出嗎？　　〈星際大戰(zhàn)〉中的光劍和〈星艦迷航記〉裡的光炮可能成為軍警配備嗎？　　只要有超材料，你不需要魔戒和哈利波特的斗蓬，就能實現(xiàn)隱形的願望？　　機器人可能如〈機械公敵〉、〈魔鬼終結(jié)者〉中那樣擁有智慧、危害人類嗎？　　如同曾被斥為無稽之談的飛機、X光、原子彈、黑洞一樣，還有哪些目前只存在於科幻電影的科技，未來有機會被證實或?qū)嵱没?？　　請讓世界知名物理學(xué)家加來道雄帶你從星際大戰(zhàn)、哈利波特、魔戒、王牌天神、機械公敵……等電影，認識時光旅行、防護罩、光炮、隱形、心電感應(yīng)、預(yù)知……等科幻片中出現(xiàn)的科技與心靈力量是否有實現(xiàn)的可能？藉由本書，你將更加瞭解物理學(xué)的基本定律和局限，例如：　　如何運用光學(xué)、電磁場和超材料，來實現(xiàn)隱形技術(shù)?！　牧孔永碚?，分析瞬間移動、超越光速和心電感應(yīng)的可能性?！　￡P(guān)於外星生物是否存在，德瑞克方程式的預(yù)估準確嗎？　　我們能否利用核子火箭或反物質(zhì)火箭做為太空船的動力？　　根據(jù)熱力學(xué)三大定律與統(tǒng)計力學(xué)，恆動機可能製造出來嗎？　　發(fā)明太空望遠鏡的哈伯受了科幻小說的影響，放棄法律工作，改行當科學(xué)家，成為二十世紀最偉大的天文學(xué)家。本書也企圖挑動你對物理學(xué)的興趣，並引導(dǎo)你以更深入的角度欣賞電影裡的科幻情節(jié)?！　≌埜S作者，一同踏上這場刺激、教育與娛樂效果的科學(xué)探險之旅！

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    電影中不可能的物理學(xué) PDF格式下載

---