雙縫實驗相關科幻小說

⑴ 《星際穿越》男主角為何穿越到的是五維空間

為了更好理解維度的擴展所帶來的震撼，我們不妨從二維空間開始講起，因為只有這樣，我們才能夠理解，從三維角度來看一個二維生物，他們的世界觀將是多麼狹隘，並以此來警示我們自己：任何在我們自己的維度中所觀察、總結、甚至證明的所謂公理，都將不是普適的。認識到這一點，是進行維度旅行的一個前提。

二維空間意味著是一個平面，上面的生物只有前後左右的觀念，而沒有高低。我們可以用x，y兩個坐標軸來表示。

簡單地來講，我們可以將二維生物理解成在紙面上爬行的螞蟻，對於稍有數學物理知識的人來說，這不難理解，在此不再贅述。

稍微想提一下的，是幾個思維實驗，藉此來讓大家體會一下，從我們三維生物的角度來看，二維生物的世界觀是多麼狹隘。

首先，讓我們在紙面上畫一個圓。在二維生物來看，這個圓是一個絕對封閉的空間，除非在外壁打開一個缺口，否則誰也無法進入中間，因此那裡沒有高度的概念，是無法跨越圓的外壁的。但從一個三維生物的角度來看，這簡直是一個笑話。我們輕輕用手指將螞蟻捏起，把他放在圓的內部，就完成了這個操作。

同樣，不管二維空間的生物製造一個多麼堅固的保險箱，將多麼秘密的圖形放置在其中，對於我們而言，也同樣是一個笑話。因為我們是從一個完全不同的「俯視」的角度來觀察他們，對於我們而言，他們的世界沒有任何秘密，即使是包裹在100層封閉空間內的物體，也可以輕松從「上面」拿走。

在嘲笑二維生物的同時，我們不妨反觀一下我們的三維空間。對於一個四維生物而言，我們是同樣可笑的。上述實驗上升一個維度後，其實是在告訴我們，四維生物不僅可以在我們的世界中瞬間轉移，甚至可以無中生有地創造物質和能量，我們甚至無法隱瞞任何的秘密，因為無論如何隱藏，在他們看來都是一覽無余的。

《三體》中曾經簡短地描述過四維空間。三體人的中子飛船瞬間摧毀人類戰艦，簡直是超越人類想像的高科技武器，然而，幾個偶然間進入四維空間的普通人類，一瞬間就將其摧毀。後來他們在描述進入四維空間的感受時說：那是一個難以形容的空間，從那個角度來看我們三維世界的物體，沒有任何的死角，也就是可以同時看到正面和反面、表面和裡面，是難以形容的。從那個角度看三體飛船，就好像是在觀察一個玩具，雖然精緻，但所有弱點一覽無余，可以瞬間摧毀。

扯得有些多了，其實主要想讓大家先建立起來一種意識：nothing is impossible。維度旅行，需要放棄一切固有觀念，好吧，讓我們開始上升維度。

這個空間我們太熟悉了，因為我們自己就生活其中，本無需多說。在這里只簡單糾正一下某些平時不太注意的理解誤區。

我們用三個坐標軸來描述我們的世界，甚至整個宇宙。理論上講，如有在宇宙中建立一個大的坐標軸，對於給定的x，y，z向量，這個地點是可以唯一確定的。但如果兩個人需要約會，僅僅知道這一個點還不夠，還需要確定時間。因此，我們通常所說的三維世界，僅僅是指這個我們的空間，而如果需要真正描述這個世界，還需要增加半維的時間軸（為什麼是半維，請參見上篇），加在一起，形成了我們無比熟悉的「准四維時空」世界。

真正的三維世界，在我的理解，應該是我們所在世界的一個瞬間。在這個三維世界中，沒有過去、現在和未來之分，一切都是永遠的靜止存在。

細心的讀者可能會發現，其實我剛才在描述二維空間，談到「爬行的螞蟻」時，也不經意間將時間維度添加了進去，因為對於我們這些已經生活在時空域的生物來說，完全談論空間域是沒有意義的，我們不禁會問：「那麼一個完全靜止的空間到底意味著什麼？有什麼意義？」「意義」這個詞本身包含了將來的成分，體現了時間的維度，因為如果沒有時間，對於已經長久浸泡在時間中的我們來說，就確實沒有任何「意義」。但我毫不懷疑，至少沒有理由去懷疑，確實是存在這么一個無意義的三維空間的。

這里首先會遇到一個長久困擾我的問題，第四維度到底是什麼？

其實這是存在爭議的。

一種觀點認為，第四維度就是時間，這被大多數人們所接受，本文也是基於此種假設來進行維度討論的，後面將進行詳細論述。但在斷然接受這種觀點之前，我們不妨稍微探討一下另一種觀點。

另一種觀點認為，空間也不僅僅是三維的，而是多個維度的，而時間卻是各個維度同時享有的一種資源。《三體》中在講述最終的維度戰爭的時候，借用了這種觀點，因為各個維度的生物在進行世界大戰的時候，使用的方法是壓縮對方的空間維度。但如果時間是第四維度的話，那些四維以上的生物壓根沒有必要使用這么笨拙的方法，他們完全可以利用時間維度回到對方文明之初，將其消滅到萌芽階段即可。

而且坦率地說，如果時間僅僅是普通的第四維度的話，如果它真的和第二維、第三維度性質相同的話，那我無法理解更低維度的世界。不管是一維、二維還是三維世界，如果沒有時間維，將沒有運動、沒有過去、未來，只有死寂一般的永恆。

在沒有真正的超越現有維度之前，沒有人可以真正證明哪種觀點是正確的。不過站在一個三維生物的角度，第一種說法是非常有誘惑力的，因為將時間維度納入到常規維度中來，將進一步拓展我們的世界觀，產生各種各樣關於時間旅行的奇思妙想，成為種種燒腦的科幻小說和電影的靈感源泉。

因此，下面將在此基礎上，重點來談一談在各類科幻電影中頻繁出現的時空穿梭問題，從科普（之所以不說「科學」的角度，是因為很多理念都是猜想而已，根本無法證實）的角度帶領大家理解一下時空穿越。

讓我們先從四維的時空穿梭談起。

對於四維空間，我們首先需要考察一下它的坐標體系，以免在後續的討論過程中出現混淆（這種混淆是非常容易發生的）。四維空間，它的坐標體系應當如下圖：

縱軸代表時間，橫軸代表空間。因此，在時間和空間完全確定的條件下，在這個坐標軸中存在唯一的一點，對應著唯一的狀態。雖然從數學上理解，這簡直是顯而易見的，但是，它的物理意義及其重要。

或許大家會產生疑問，這究竟代表著什麼意思呢？這意味著，在這個四維空間中，我們的世界是唯一的（因為還會提到，在後面簡稱為「四維世界唯一性原理」）。舉個例子來說，時間軸上有一個點為公元2014年，那麼在這個時間點上，對應唯一的一條空間線條。也就是說，在四維時空體系中，2014年就應當是我們現在這個社會這樣，沒有其他任何的可能。這應當是比較好理解的。我們這個世界完全占據了整個四維的空間，這是由四維的定義決定的。

那有些同學就會產生疑問了，既然如此，那還有什麼時空穿梭的可能呢？我們時空穿梭，不就是為了回到過去或者穿越到未來，去改變歷史進程么？其實那些是更高維度的穿梭，稍後我們將介紹，大家不必著急。對於我們討論的四維時空的時間穿梭，其實可以分為三類。

1，一種最簡單的穿梭形式，為個體時間延緩效應。我們在上篇里已經講過，對於高速運行的物體，其實他們已經在進行時空穿梭了，因為他們本身的時間變得緩慢，而世界在以光速飛向未來。對於極端的光速飛行而言，其實你可以穿梭到無限的「未來」。如果你想要穿梭到20000年後，那麼只要用光速飛行20000年（當然，這里指的是地球時間），然後再停下來就可以了。從本質上說，這是讓自己在時間軸上靜止，而讓世界走向未來，藉此達到穿梭到未來的目的。像《星際穿越》中探險者在黑洞邊緣登陸，一晃7年流逝的現象，就類似於這種穿梭（這里的時間緩慢靠的不是速度，而是引力，愛因斯坦廣義相對論中論證引力和加速現象是等效的，因此可以起到同樣的緩慢時間的效果）。

2，當然，科學家們已經論證，靠著這種方法，只能穿越到未來，卻無法穿梭回過去。換句話說，我們只能變得越來越老，而無法變得越來越年輕。但是，這限制不了科幻作品的想像空間。不知大家看過《返老還童》（又名《本傑明·巴頓奇事》）沒有，這部電影講述的就是一個個體的回到過去現象。主人公一生出來就是一個老人，然而隨著時間的流逝，他越來越年輕。如果在我們的圖中表示，應該是這樣一種效果：

影片中對這種個體穿梭的原因隻字未提，但是卻為我們展示了一個前所未有的體驗人生的角度，它之所以如此震撼，就是因為主人公的時間軸矢量是和整個世界相反的。盡管這部片子看起來並非是時空穿梭類型的影片，但本質上，這是一個非常典型的個體的四維時空穿梭現象，也是我所看過的唯一一部此類型的穿梭影片。感謝大衛芬奇，給我們解釋了四維時空的第二種典型穿梭。

3，第三種時間穿梭，需要主人公具備一種異乎尋常的能力。從科學的角度來講，我認為這是不可能辦到的，因為它需要我們擁有逆轉世界的能力（整個世界？有點太誇張了吧）。這類電影中最為著名的片子，應該算是《蝴蝶效應》。主人公可以在讀兒時的日記時穿越到當時，並且通過改變當時的行為而改變現在的處境。在圖中，應當是這樣的：

大家都看到了，這要求主人公能夠逆轉整個世界，讓整個空間軸跟隨他一起回到兒時的時候（是不是有點匪夷所思，簡直是超人中的戰斗機，所以我一直對這種穿越抱有一種懷疑態度，但奇怪的是，這類電影反而是最多的，或許是因為其逆轉歷史的戲劇效果吧）。在過去的時間條件下，穿梭者改變一些初始條件後，再讓空間按照正向時間矢量的方向行進。經過漫長的時間演進，當到達穿梭者原來的時間點時，一切就已物是人非了。這就是《蝴蝶效應》的穿梭原理。

說到這里，大家應當會有所疑問：逆轉世界這個太荒謬了，有沒有可能穿梭者僅僅是到了另一個世界，或者回到了過去的世界，來扭轉未來呢？其實對於《蝴蝶效應》的穿梭理論，我困惑也思考了好久，我覺得最有可能的仍然是我之前的假設，原因如下：

穿梭到另一個世界？首先，這違背了我們之前重點講述的「唯一性」原理：四維空間的定義不允許存在兩個平行的世界。其次，即使它是更高維度的穿梭，不受限於「唯一性」原理，但我們應當注意到，在穿梭之後，男主角是完全融入到當時那個世界的，也就是說，不存在另外一個他。這間接地說明了這並非另外一個世界（否則假設存在另外的整個世界，而這個世界卻單單缺少穿梭者本身，豈非有些太牽強了？）

回到過去的世界？其實這種假設本身承認過去的世界也是另外一個世界，是和我們完全相隔的兩個世界，在一定的時間間隔一前一後在運轉著，因此上面的論述也可以解釋此種假設不成立的原因。而且，這種說法更讓我產生困惑的是：如何理解我一穿梭到過去的那個世界，那個世界的我就立刻讓位於我呢？難道我的精神穿越過去直接佔用了那個世界的我的肉體？這豈非也很荒謬。

插句題外話，推薦一部和《蝴蝶效應》穿梭原理相同的片子：《時空戀旅人》。盡管沒有前者出名，但卻全面超越了前者，因為它讓我真正學會了從更高的維度來體驗人生，這就像教會我們在二維的紙面上畫出三維立體的圖像一樣神奇而精彩。

四維時空的穿梭，我們討論至此。讓我們繼續提升維度吧。

讓我們先看一看它的坐標系。

這就是我眼中的五維時空。一個問題撲面而來，如何解釋這個讓人突兀的時間軸T2？

還記得我們在四維時空中曾經講過，一個時間軸和一個空間軸所組成的平面構成一個唯一的世界。因此，整個四維時空是一個完整的世界。但在這里我們看到了，由於多出了一個T2軸，整個坐標系不再是一個平面，而是由無數多個平面組成的體空間。換句話說，這里包含了無數個世界。如下圖：

圖中我們僅僅標記出了世界A和世界B，考慮到△T2可以無限小，T2軸可以無限長，因此這里確實是有無限多個世界的。問題是，T2的含義仍然沒有解釋清楚，或者換個更加直觀的提法：世界A和世界B究竟有什麼關系么？

至今沒有什麼理論能夠證明這類問題（或者我理論水平有限還沒有看到看懂）。我們不妨進行一些暢想，以一種科幻的角度來嘗試理解一下這個神奇的T2軸。當然，毫無根據的暢想總是沒有什麼意思的，既然《星際穿越》號稱是史上最具有科學意味的科幻篇，我們不妨以主人公的穿越現象，來理解一下第五維度。

雖然《星際穿越》中沒有直接表明，但隱含在其劇情中的，是一種宿命論（或者稱決定論）的宇宙觀。因為墨菲之所以能夠解開方程，完全靠其父親在時空穿越中的引導，而這種引導，是跨越四維時空的。具體原因如下：

1，墨菲的書房從小就能接受一些奇妙的信息，事後我們知道，這是她的爸爸在穿越時空的過程中所做的。然而，除了最後通過手錶所傳遞的摩斯碼，其他所有的引導都是在其父親還在身邊的時候做出的，這說明了，這個引導他們的「父親」並不是他們本來世界的這個「父親」，而是另外一個世界的父親。而我們前面已經說過，在四維空間中，是不存在另一個世界的。因此，這個穿越至少應當是五維以上的穿越，而影片中確實提到了五維時空，因此還是蠻符合科學精神的。

2，從穿越者的角度來看，當他從黑洞中央進入五維空間時，他眼中的世界全部都是書櫥的後方。從不同的書櫥看過去，他所看到的場景都是曾經經歷過的。其實，每一個書櫥後面都有一個墨菲和一個爸爸，這意味著每一個書櫥後面都對應一個獨立的世界；但這些所謂的獨立世界之間卻又有某種關聯：每個世界的所有一切的發展趨勢都是一樣的，僅僅是發展的快慢不同。

其實這給我們理解時間的第二維度提供了一種思路：T2其實是「相同但獨立」世界之間的時間差異。也就是說，上圖中的世界A和世界B之間的差異僅僅在於，世界A的時間發展比世界B稍微快一點而已。舉個例子，如果世界A是2014年的世界，而△T2取10年，那麼世界B就是2004年的世界。但需要注意，除此以外，別無差異。假設世界A的2014年雙十一天貓的銷售額為571億元，那麼世界B10年之後必然要經歷完全一樣的一天，絲毫不多，絲毫不少。看吧，典型的宿命論。前面說過，《星際穿越》是宿命論的，因為主人公在書櫥後看到的，全部都是他所經歷過的完全一模一樣的事件，他沒有看到女兒死掉、或者有兩個兒子、或者壓根沒有產生人類的其他的世界。

3，結合上述兩點，我們基本確定了時間軸T2的屬性。在此基礎之上，我們不妨以在我們的五維坐標軸空間中看一看，主人公在進行穿越時，發生了什麼事情。

其在五維時空中無法進行空間移動（被固定在書櫥後方），因此其在空間軸的坐標無法移動，最多隻能在虛線的平面中移動（空間坐標固定）。

因為其可以在不同世界中穿梭，因此其必須可以沿著時間軸自由T2移動。

關鍵是T1軸，我們注意到，主人公在留下stay提示的時候悲痛欲絕，因為他不想讓另一個世界的自己離開女兒，但卻無法阻止。這證明了，主人公無法控制任何一個世界的正常的時間流逝，也就是他無法自由控制T1向量的運動。

結合上述三點，主人公在五維穿梭時的運動軌跡應當是一個垂直於空間軸、且垂直於時間T1軸的直線（或者稱之為蟲洞可能更形象一些），在這個軌跡中，穿梭者可以在彼此平行的不同世界中穿梭，可以稱之為五維時空穿梭者。但是大家還要注意，其實其真正可以移動的維度只有T2而已，離完全的五維生物還相差甚遠。如下圖，大家回想一下，這種隧道結構是不是和《星際穿越》中主人公穿越進的所謂五維空間有些相似呢？

可以想像，對於真正的五維生物，其不僅可以隨意在三維空間中移動，還可以在不同的世界中轉換，除以之外，還可以自由控制每個世界的時間快慢和方向，那是如何一種上帝般的存在，我們真的就不得而知了。

對於五維空間的穿越，同樣介紹一部經典的電影《恐怖油輪》，說這是一部恐怖片，其實一點都不恰當，因為它的恐怖完全是一種無休無止的時空循環所帶來的，其本身並沒有任何恐怖的畫面或情節。片子不長，但每一處都前呼後應，締造出一個完整的、讓人感到窒息的循環空間。沒有哪部片子對「宿命論」的解釋如此透徹。

升到六維，已經無法在紙面上畫出其坐標體系了，因此，只好把三維空間軸簡化為一個虛軸，它和其他每一個軸都是垂直的，如下圖：

有一個問題鋪面而來，X軸是什麼怪物？

很多科學家將X軸理解為時間的第三維度，整個時空的第六維度，但這對於我們理解其物理意義沒有絲毫幫助。其實我只想知道一件時間，在X軸上行走，意味著什麼？

為了解釋這一點，不得不提在讀《量子力學簡史》的過程中，提到的一種多重宇宙的世界觀，當然，這不是那種科幻小說的臆想，而是由很多科學家力挺的一個觀點。因為在某些實驗中，有些實驗結果過於詭異，以至於用常規思路完全沒有解釋的可能，因此只能提出一些以常規思維看來荒謬的假設。其中一個典型的實驗是電子的雙縫干涉實驗，具體的細節過於復雜，我們這里不再詳述，但實驗結果告訴我們，單個電子必須要同時經過兩個雙縫，才能得到符合實驗結果的結論。（什麼，同時經過兩個雙縫，這就像讓你同時在家裡和學校兩個地方一樣荒謬）

一些科學家用波函數的觀點來解釋，認為電子其實也是一種波，想水波一樣同時經過兩個雙縫，但問題來了，在實驗過程中，不管我們在什麼位置，只要我們直接觀測某個電子，它都呈現一個完美粒子的圖像，但一旦我們在過程中不觀測它，它最終就在屏幕上累積呈現出干涉條紋。這太讓人困惑了，以至於一些頂尖科學家不惜提出一種「觀測坍縮」的理由來解釋，即當沒有觀測者時，粒子是波的狀態；而一旦有觀測者，則波立刻坍縮稱粒子。或許大家聽說過「薛定諤的貓」，就是薛定諤以一個無比形象的例子反駁了這種幾乎是唯心主義的科學觀，但到底他也沒有提出一個更加完美的解釋。扯得有些多，對「觀測坍縮」感興趣的同學，可以看一下《球狀閃電》，文章最後那一朵詭異的藍玫瑰，將這種唯心科學觀描述到了極致。

另一些科學家，用了多重宇宙的觀點來解釋電子的雙縫衍射實驗，即認為電子確實同時經過兩個雙縫，只不過是在兩個不同的世界中。讓我們再拿一個更加形象的例子來加強一下這種概念。我們知道，拋擲一枚硬幣，其正反兩面的可能性各為50%，但其結果必定只有一個。對於一個理想主義的科學家來說，這是不能接受的（例如愛因斯坦，他曾經就無比質疑量子力學，稱上帝不會擲骰子），既然正反兩面的概率相同，出現了正，必然也要出現反，既然正出現在我們這個世界，那反只能出現在其他世界了。這就引出了多重宇宙的概念。

持有多重宇宙觀點的科學家認為，我們的世界在不斷發散為多個宇宙，而我們所在的世界只是其中的一個。不知大家有沒有這樣一個疑問，只要宇宙的初始條件改變一點點，或者我們在銀行系的位置變一點點，太陽大一點點，地球質量少一點點，我們都將不復存在，但我們卻好好地站在這里，是否有些太巧合了？多重宇宙觀可以很好地解釋這個疑惑，因為那些初始條件差一點點、銀河系位置變一點點、太陽大一點點、地球質量少一點點的世界並非不存在，而是存在於與我們這個時空平行的其他時空中，在那個時空中，可能沒有太陽、沒有地球、沒有人類、沒有你，我。

說到這里，我們的第六維度可以自然地引出來了：它代表了和我們這個世界完全沒有關系的平行時空。很多同學會覺得不可理解，其實這並非是非常突兀的，很多小說、漫畫、電影中都會涉及到這種平行時空的概念。

記得小時候看《哆啦A夢》的時候，有過一個情節，大雄穿越到自己的過去，給了小時候的自己一個什麼機器，在那個世界中，大雄就是一個從小學習好、身體好、飽受大家贊揚的好孩子。而在這個世界中，大雄卻是一個完全相反的孩子。這就證明，這種時空穿越是六維穿越，因為它既不是那種只能在自己世界中改變時間流向的四維穿梭，也不是受到宿命論控制無法改變任何事物發展進程的五維穿越，而是一種全新的可以為所欲為改變另一個世界、卻不影響自己這個世界的六維穿越。

我暫時還沒有發現純粹的六維時空穿越的電影。其實《黑洞頻率》本有機會成為一個六維穿越的影片，但是編劇強行在兩個世界間建立了關聯，以增強整個影片的戲劇性。但如果仔細思考就會發現，這種關聯是會帶來一些難以消除的矛盾的（兩個世界的強制關聯性和兩個世界中人物的不同命運的矛盾）。這里就不詳述了，有興趣的同學可以去觀看並思考一下。

如果繼續升高維度，我只能說聲抱歉了，因為從理解的角度來說，我再難給這個維度哪怕一種想像中的描述。如果有人在這方面有更深層次的理解，歡迎交流。

1，各個維度的描述

三維空間：像是一幅靜止的照片；

四維時空：像是一部視頻，有一個進度條可以拖動以改變事物的進程，是無數張照片的集合；

五維時空：是無數部相同的視頻在放映，只不過各自之間有一個時間差；

六維空間：出現了無數部完全不同、沒有關聯的片子，而每一部片子都按照上述五維時空的方式播放。

2，如何分辨電影中的時空穿越是幾維穿越；

四維穿越：不會遇到另一個我，不論怎樣穿越，始終在這個世界的高度融合，因為這本來就是原來那個世界；

五維穿越：會在那個世界遇到另一個我，但是無論我怎樣努力，無法改變世界的進程。打個比方，假如你五維穿越回過去，殺死一個人；那麼在你原本的世界中，這個人也一定被從另一個時空穿越回的人殺死。因為，這是相同的片子，僅僅播放進度不同。

六維穿越：會穿越到一個完全不同的世界，可能遇到另一個你，也可能根本沒有你，甚至不一定有原本世界的任何東西，你可以隨意改變該世界的進程，因為這和我們原本的五維世界沒有關聯。

解析完畢，謝謝鑒賞。

⑵ 看過一篇科幻小說，關於雙縫干涉預測的

我也記得這個小說。那個小孩有預知未來有限時間的能力，教授讓他通過預知未來那段時間內他所知道的信息的方式來無限預知未來，結果小孩給累死了。
大概是2000年的吧。名字忘了，那是我最早接觸科幻的時候看過的小說。
終於被我找到了。
何宏偉 《缺陷》2000.1 科幻世界
http://tieba..com/f?kz=131036921 這是文章鏈接。
http://..com/question/230552968.html 這是曾今有人問過的問題。

⑶ 人的觀察能夠影響結果，匪夷所思的雙縫干涉實驗揭示了什麼奧秘

雙縫干涉實驗最早由托馬斯·楊於18世紀初提出。一束單色光，穿過兩條平行的狹窄雙縫，會在光屏上投射出明暗相間的干涉條紋，這就是雙縫干涉實驗。

更讓人匪夷所思的是雙縫干涉實驗的衍生版本——延遲選擇實驗和量子擦除實驗，在這兩個實驗中，似乎現在的行為能夠改變過去，這將導致因果律被破壞。這些現象還沒有得到完美的解釋。

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