星际穿越 豆瓣五维空间属于那个相对论的

被困在五维空间的cooper,是怎么样才能控制墨菲手表的指针的?推书我还可以理解,可这个秒针的事想不通啊??? 没有看过电影的请原谅,实在百思不得其解,按捺不住要提问。
@瓦小力 和@秦 说的都对,我来把问题说的更明显一点。Cooper在进入"他们"为他制作的五维"盒子"之后(注意,这个cooper观测到的五维空间是专门为他设计的,或者说因为他的进入和表现出这个形式的,这点很重要)拥有了操纵5个维度的能力。那么我们就来数一下这五个维度是什么,前三个不用多说(xyz)。还有了第四个维度,时间(t)。那么最后一个维度是什么呢?答案是,引力波(w)。引力的实质是质量扭曲空间,根据广义相对论的预言,时空的扰动会以波的形式向外辐射。(毕竟是解释电影的问题,就不要讨论五维的严格定义了吧^o^)下面就来看看cooper是怎么通过手表指针给murphy发送黑洞奇点的数学模型的。对于cooper来说,无论手表怎么样的位置移动,cooper都可以追踪到(xyz)。同样的,cooper可以在任何一个时间都影响到手表(t)。而影响的方式就是引力波(g)。cooper使引力波在不同的时间,在手表所处的位置,以不同的引力波强度,作用于手表指针。就起到了摩尔斯电码的作用。当然,信息时海量的,实际操作起来一定比电影漫长的多。这时候有人会问,为什么cooper能拥有这种能力呢?因为,这个五维盒子就是为他设计。之前我们已经提过。电影中的表现是,机器人告诉cooper,他们正在关闭盒子。至于奇点的数学模型有多么大的数据量,我猜一定是一个优雅的素数^v^
他所能操控的只有引力,在那个维度中,引力被实物化了,就像是细细的木偶线,通过操控引力线来对现实世界进行影响。
其实这是这部电影最大的硬伤。主角确实是通过控制引力来操控指针的摆动实现了摩斯电码的传送,这个设定无可厚非。但问题在于,手表不具备存储功能,除非男主是对着在房间里面的女儿从头到尾拨了一遍编码,不然信息不可能完整的传输过去,更不用说女儿还拿着手表蹦蹦跳跳的跑出去找她哥,她是如何这么自信这只手表出了那个神奇的房间还能够接收他父亲的信息的?最终她在实验室里完成了数据的记录就更扯了。细致的分析一遍下来就是:1. 男主在五维空间内虽然可以选择对接任一时间点的女儿房间,但是,他只能看到、影响她女儿书房(这点应该没有争议),其次他对着某一时间点时,他只能影响那一个具体的时间点,比方说他把书推出去的时候,只推出去了某个时间点的书,而不是把从古至今那个书架上那个位置的书全都推出去了。2. 如果以上的设定全都理解了,以下几种情况发生一种,信息或许才有可能被女儿完整接收:A. 父亲成功的提示到了在房间里的女儿编码要开始了,然后完完整整的让女儿呆在房间里把编码破译出来。 B. 手表具有存储功能,输过的编码可以反复回放。C. 男主所在的空间具有在同一时间一次性操纵所有时间引力的能力,他在那个时候拨手表,其他所有的时间手表也会动。3. A情况不成立,因为首先,电影里显示男主在拨手表的时候是在女儿把手表放在了书架上的时候,也就是至少至少这个编码的头她女儿已经错过了,缺头的编码不只是缺少信息,甚至可能是无法破译的(我是学电子信息工程的)。而且女儿不是在自己的房间里破译出的信息,而是在实验室,而不管男主是否能影响除了女儿房间的其他空间,显然男主是对着书架完成了整个编码。4. B情况不成立,因为首先这个手表看起来显然不像是有任何的存储功能。。。也没有任何手表有理由去存储任何的指针抖动情况。而即使手表真的神奇般的具备这样的循环播放功能,摩斯电码无非是长短点的组合,如果没有明显的标记头尾的信号,这个码是不可能被破解的。5. C情况不成立, 因为显然男主在推书的时候没有把所有时间的书全都推出去,这个空间看似没有给他一个同时操纵所有时间的能力。而即使他具备这个能力,他的所有拨动都会被反映在所有的时间点上,也就是说手表的抖动也根本不会成一个序列,本身就是一个悖论。所以综上所述,这一段情节是“硬”伤,在电影的设定下绝对不可能实现。既然电影标榜科学而不是科幻,那我就必须跟他较个真了。
敢做不敢想科幻 / 悬疑 / 冒险
克里斯托弗·诺兰
马修·麦康纳 / 安妮·海瑟薇 / 杰西卡·查斯坦 / 迈克尔·凯恩
& 2005-, all rights reserved从低维仰望高维,还停留在公式中,对具体场景的想象,只能是臆想。反正没有现实可以验证,那么无论如何臆想都不错,诺兰要做的只有两件事,第一效果绝伦,第二符合逻辑。效果我觉得一般,没有被特别震撼到。但从我的知识水平(民科级)上看,逻辑是严密的。下面稍微细说一下逻辑:首先,第四维度不是简单的我们所理解的时间。影片中黑人科学家为男主科普虫洞的时候举了个非常好的例子,如同三维空间中可以将二维空间的平面折叠,将两个距离遥远的点连接在一起一样,四维空间可以对三维空间做同样的事情。其次,四维空间不能任意妄为。虽然第四维不是时间,但维度越高对时间的控制就越容易。根据狭义相对论,在三维空间中,运动可以延长和缩短时间。但不能让时间倒转。在四维空间,对时间的操作就更加简单和广泛,但还是不能改变历史进程。那这事儿就交给五维空间了吧!电影让男主直接跃迁到五维空间,诚意满满。第三,五维空间也不是万能的。无论处在第几维度,都要受到该维度的限制。比如我们在三维空间,想象面前的一张纸(所在的平面)中存在二维生命(不是细菌神马的,那是三维的),那么我们能不能化身这二维生命中的一员,出现在他们面前,和他们交流,掌握他们的生杀予夺?不能,你甚至进不到他们的世界中。面对二维空间,我们被“困”在三维空间里了。因此电影里男主在五维空间的无奈我们感同身受。第四,高维生命如何对低维空间施加影响。二维生命对其所在空间的物理量是懵懂的,正如我们也不知道在三维空间中的各种物理量的本质是什么。根据广义相对论,引力是质量引起的时空扭曲。从高纬度来折叠低纬度,正是改变了引力场。这就是为什么在五维空间的男主,动动手就可以改变三维空间的力场,从而引起各种古怪事件的发生。更厉害的是,电影里面男主拨动的是“弦”。科学情怀啊这是。
尽管黑洞中立方矩阵仍是三维的,但这是我见过的最严谨的电影中对高维空间展示和解释。关于具体解释,下面直接部分引用我的另一个回答:-----------最初版本的回答:把五维生物创造的四维超立方体实际上是三维的立方矩阵展现在二维屏幕上,诺兰够不容易的了,你还想怎样!-----------黑洞里到底是几维空间?如何展现的?正解:主角在黑洞中所处的是三维立方体矩阵,但不同于我们的三维世界的是:主角可在矩阵中不同时间的立方体穿梭,因此也可以叫做时空意义上的四维,即空间三维+时间一维,而并非空间上的四维。(我们所处的是空间三维+时间零维)关于四维到底是时空还是空间的争论看看这个吧我补上一句,如果高维生物真能在时间真能随意倒退改变,那我们早就能看到未来的生物了,因为他们会回来。所以四维指纯空间,而片中设定的三维+只能用引力干预的时间轴也不违背本条。展开:1.电影里导演想表达的是:进入黑洞后进入的是三维立方体,这个三维立方体是五维生物创造的,这是非常严谨不会犯错的说辞。这一点机器人的一句话加以证明“我遇到了五维生物,他们建立了这个三维立方体”,三维的说法是原字幕。我刷第二遍的时候才注意到,想必很多人在第一遍应该没有注意,误以为是五维空间了。2.我的理解:导演很想展现进入黑洞后是四维世界,因为呈现的是“超立方体”,而且有时间的流动,不同的立方空间就是不同的时间,所以我理解的是导演想表达四维,但目前的技术无法实现。更何况,就算是在四维,男主也只能在三维空间中行动,无法在第四个轴上移动的,所以They就创造了便于男主行动的三维立方矩阵,而时间这个轴由于三维人类本来就无法移动,所以就做成了一个一个的可以互相穿梭的三维空间。你可以发现,男主进入立方矩阵后,只能三维移动,而进入一个立方体时,立方体内的时间流逝是正常速度,男主无法变速或者倒回,要换时间点只能空间移动到下一个立方体。超立方体 不等于 “超立方体” ,打了引号的是伪超立方体,下一点会解释。3.为什么是三维立方矩阵不是四维超立方体?心慌方2的立方矩阵(仅仅在片尾做了一段超立方体的特效,片中的表现不是很严谨,就不展开了)电影中的立方矩阵(以后有图了补上):相较于三维的矩阵,电影中的矩阵中每一个立方都是一个时间,主角可以在不同的时间中用三维运动的方式进行穿梭,所以也可以理解为四维时空,但就空间来说,是三维无疑。因为:电影中四维“超立方体”的呈现基本上和《心慌方》的“超立方体”表现形式差不多,仍旧是三维的立方矩阵,我想这就是机器人说是三维的原因了,因为作为一个三维世界的摄像机,去拍四维世界是无法通过现在的特效水准呈现的,因为我们看到的永远是四维世界在三维的投影。真正的四维世界在三维的投影,有一段视频可以参考,是几个数学家演示的:上:
[Dimensions][03]四维空间[上]
/v_show/id_XNjc2OTI1OTY=.html
[Dimensions][04]四维空间[下]
/v_show/id_XNjc2OTI2MTY=.html
相关问题:为什么掉进黑洞就进了四维世界?答:如果你在二维世界的一张纸上,纸上有个洞,你跳进去了发生什么?当然是进入三维世界了。电影的黑洞设定和我们平时所学的有所区别,而片中黑叔叔也解释了这是一个“温和的”黑洞为什么五维生物能在黑洞里创造四维甚至三维空间?答:你作为三维生物是不是能随心所欲的在二维平面上画画?低维生物是无法看到并理解高维世界的,而高维生物可以对低维世界为所欲为,这个我们只能逆推脑补。赠言:这个影片的科学框架太庞大了,环环相扣几乎无懈可击,除了多看看影评和其他知乎答案外,建议多看几遍电影。我才刷第二遍,有些表达也不一定准,我会择时刷第三遍,到时候再补充。
还是挺出色的!电影能这样形象的表达已经很不容易了。我们生活在三维空间的人很难想象高维空间是什么样子,就像二维平面人没有办法想象三维立体一样。对于二维人来说,他们只能看到三维物体在二维平面的投影,那就是一系列平面的叠加变化,就像大脑的MRI图像或等高线地图一样。所以我们在三维空间也只能看到高维物体的投影。网上有超立方体的图,号称是四维空间“立方”体的投影,大家可以google 一下看(这里我忽略时间的维度)。虽然无法想象高维空间,但是人类仍然可以很容易地用数学这一强大无比的工具在四五六乃至n维空间里玩。现代物理最玄的弦理论声称只要用10维空间就可以将相对论和量子力学统一起来,当然这种涉及到普朗克数量级的试验证实恐怕相当长(永远)时间内都无法实现。不过多维理论依然是最有意思的理论,试想如果你存在于高一个维度的世界是怎样一种神的存在。俯视低维度众生云云一目了然。你可以画一个圈把二维人莫名其妙地困住,可以对他的身体心理了如指掌,可以把他揭离二维世界的家(进入三维)然后扔到二维世界的另一头,可以卷曲他的时空并且输送他们永远不知到从哪里来的信息。有了高维,很多神迹和所谓超自然现象都可以解释了。建议阅读加来道雄的书----------11/13/2014 增加以下内容:记得大学时第一次看加来道雄的《超越时空》时,顿感天崩地裂、醍醐灌顶、眼珠子都掉了,怎么有这么牛到极致如启示录一般的科学理论,差点要我放弃专业投师理论物理了。高维空间的智慧生命简直可以解释一切超自然的现象。不过随着越来越多深入的了解,个人感觉10维(或11维)空间的弦理论太过于“完美”。整个宇宙真可以被这么简单优美的理论统一解释吗?是不是那些理论物理学家过于钟爱爱因斯坦的“简单优美流”而创造出来的一个数学游戏呢?我是实验派,实验做多了老觉得很多做理论模拟的太扯淡(个人歧视,不要见怪)。他们老观望着我们做出什么实验结果再进行“修正拟和”他们的模型,总之就算你得出完全相反的结果他们都能给你拟和得你好。而需要他们理论计算去指导实验、预测结果时,总是一堆鸡毛。实验做出来了,他们才恍然大悟,ahha,我们少放了一个参数/常数,你看,这样一修正就差不多了。。。看来像爱大爷这样的大牛还是不世出的啊。弦理论在低能下的实验,LHC正在做,希望真能找到点什么,否则动辄就10的二三十次方的高能实验恐怕只能在科幻小说中实现了。
三条狗,并排走,必有一条是产品经理

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