盡管利用統計力學，人類對熵與時間之矢的認知已初見端倪。但是我們不得不承認，人類對時間這個概念依然知之甚少。目前人類所能測出的最短時間間隔，是.47×2 10^-19秒——這和10^-43秒量級普朗克時間仍然相去甚遠。因此，盡管人類在第一到三維的空間維度上有了一定的建樹，卻幾乎對第四到六維的三個時間維度一無所知。

不過，人類的想象力，卻早已跳入了時間的維度。時空中的旅行、穿越、逆轉，在科幻電影中層出不窮。近段時間，《你好，李煥英》、《信條》等有關時間穿越、逆轉電影更是獲得了巨大的成功。每當看完一部時空旅行類電影的時候，我們可能都會産生一些看起來很燒腦筋的問題：故事的結局能不能被改變？人類到底有沒有自由意志？對應于不同的可能性，存在不同的平行世界嗎？這些平行世界又能否被互相打通呢？

其實，不同的電影，對這些問題給出的答案都不盡相同——每部電影都設定了自己的時空規則。當你把一部電影的時空規則吃透之後，這部電影所講述的故事才會水落石出。這篇推送會告訴你如何利用時間的三個維度，來把握每部時空旅行類科幻的時空規則，從而避免二刷三刷還一臉懵逼的尴尬場景，做一個一刷即懂的科幻懂王。

在步入正題之前，我們需要先了解一下第四到六個維度到底是什麼。我們在生活中所能夠認知和推測出的維度，總共有五個維度——空間上的三個維度、時間維度，以及同一個時間内不同的可能性。前四個維度是大家所熟知的，“可能性”這個維度其實很好理解。例如你饑腸辘辘的時候，有人拿着一根香腸和一顆雞蛋，并告訴你隻能挑一個吃。那接下來這個故事的結局，有可能是你拿了香腸，有可能是你拿了雞蛋，當然也有可能你強行把香腸和雞蛋都搶了過來——這就是同一個時間内不同的可能性，即第五個維度。

現在，我們建立一個平面直角坐标系。在這個坐标系中，縱坐标代表時間，即我們所說的第四個維度；橫坐标則代表同一時間中不同的可能性，這就是第五個維度。而三個空間的維度則先被我們忽略。這樣一來，我們就可以單獨對更高的維度進行分析。

現在，我們把這個坐标系畫在一張紙上。然後我們把這張紙對折，并對着紙張有對折重疊的地方戳一個洞；接下來，我們再把這張紙攤開，就會發現紙上出現了兩個洞，分别标記為A、B——沒錯，在紙折起時，我的輕輕一戳，就能讓A點不經過紙上的其他地方而直接“穿越”到B點。在需要注意的是，當我們折起紙的一霎那，這張紙就不再是二維的了，因為在開始折這張紙之後、紙被折好之前，整張紙并不處在一個平面上，而是拓展到了三維空間；而我們在紙上所畫的可能性-時間坐标系，也應該和這張紙的一樣，再拓展出一個維度，而這個拓展出的維度就是第六個維度：“時空穿越維度”——它可以幫助我們從五維空間的一點直接穿越到另一點。

盡管大部分電影中，人物和視角在絕大部分的篇幅中都隻存在五個維度。但正是通過這個第六維度，科幻片中的角色們借助時光機、蟲洞、井口等千奇百怪的“工具”，從現代穿越到過去，從一個平行世界穿越到另一個平行世界。這就是許多時空類科幻電影的“陣眼”，它們通常是情節推動的關鍵點。為了方便大家理解，本文中可能性-時間坐标圖上的穿越事件(即第六維度事件)一律用虛線箭頭表示(如右上圖)。

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盡管在時空類科幻的海洋中，《信條》算是比較燒腦的一個；但它在時間維度上的刻畫，一定是最簡單的一個。在《信條》中，一個時間點上隻有一種可能性。所有的人物隻在四維空間内往返，根本就不存在第五個、第六個維度。整部電影在可能性-時間坐标中的運行軌迹如右下圖所示。

同一個時間點上隻有一種可能，那就意味着人們既無法改變過去，也無法改變未來。因此，像“如果你穿越回到過去并開槍打死那時的你自己，那麼那個來自未來并開槍的你不早就死了嗎？為何還能開槍？”這樣的悖論是不可能出現的，因為任何穿越回過去對之進行改變的行為都會被物理法則所阻止。就算某一個人回到過去，他做的所謂“改變”也正是造成相應現狀的原因，從而導緻因果律的循環——這就是著名的諾維科夫自洽性原則。遵循這一原則的不僅有《信條》，還有《十二猴子》等電影。不過《十二猴子》中的人物返回過去的方式并不是逆轉時間，而是直接穿越回過去，其在可能性-時間坐标中的運行軌迹如右下圖所示。（虛線的意思是直接穿越，上文有講過的）

不過，就算同一個時間存在不同的可能，諾維科夫自洽性原則也有可能是成立的。但是在這種情況下，為了實現因果閉環，人物能改變故事的過程，卻不能改變故事的結局。舉個簡單的例子，你的理論力學考得不好，于是你穿越到了考試前，重做了這份試題，那麼盡管你填上了不同于上一次考試的答案，最後你都得再考砸一次。

也就是說，如果你從五維空間中的A點穿越回B點，那麼A和B之間的路徑可以變，但A、B兩點是不能改變的，穿越後從B點出發并随着時間推移的你，一定會回到原來的A點——我們稱之為“規定死了整個從B到A的故事的邊界條件”。1960年的電影《時空大挪移》所遵循的正是這個原則。

啊對！當我提到“邊界條件”這個概念時，你肯定還會想起一個非常重要的概念：駐波。很多時候，當你固定住了某個物體或者某個場的兩端，它中間的部分就會産生駐波。例如固定住兩端的吉他弦，會産生駐波，傳出美妙的音樂；被波導限制的電磁波，也會産生駐波，形成不同的TE,TM模次；電子在原子中的運動，其實也是駐波的體現。駐波的特點，就是不僅在兩端固定不動，而且在中間也有一些固定不動的點(最低模次的除外)，我們把它們稱之為駐點。

上面所讨論的駐波，是空間維度中的駐波；但是電影《你好，李煥英》卻将駐波的概念推廣到了時間的維度。這意味着什麼呢？不僅故事的開頭和結局無法改變，故事中途的關鍵節點(即駐波中的駐點)也是無法改變的！舉個簡單的例子吧：如果你和那個TA産生了愛情的結晶(合法的)，然後穿越回到過去，那麼你一定得先和TA相遇、牽手并領取結婚證——這都是必不可少的節點(駐點)。少了這其中的任何一個節點(駐點)，故事就無法推進，因果就無法閉環，諾維科夫自洽性原則也就不能成立了。

當然，還有一種極端的情況可以實現因果閉合，那就是把時間拉得足夠長。設想一下，如果你穿越回到了先秦或三國時代，或者穿越到古老的希臘城邦，并大幹了一番事業，那麼今日世界一超多強的世界格局、中華崛起的近代曆史，以及經濟全球化的時代趨勢，會因為你在遠古幹下的事業而改變嗎？這恐怕很難。因為人類曆史的發展是有客觀規律的，就算你能雄霸天下、光複漢室，也隻會在曆史的海洋中掀起一朵浪花，擋不住浩浩湯湯的曆史洪流。因此，穿越回過去的你很可能還是改變不了當今出現的結局，邊界條件依然成立。

總而言之，以上的情況都具有一個共同點，那就是故事情節的推進在五維空間内能夠形成閉環。但是，這隻是一部分時空穿越作品所表達的觀點。

另一部分的作品則認為，因果可以不形成閉環，事件發展有多種不同的可能性，而所有的可能性都有着它們自己的世界和宇宙。這就是平行宇宙論。這個理論背景下，如果你做某個實驗時弄壞了一台珍貴的儀器，不想賠錢的你穿越到了做實驗之前的那一刻，那麼你是有機會重新将這個實驗做好的。但是做好這個實驗的你所處的宇宙，和弄壞實驗儀器的你所處的宇宙，就是兩個不同的宇宙了。因此，如果穿越回去的你又做好了實驗，那麼你就已經在儀器被弄壞的那個世界中徹底消失了，并進入了另一個世界。

《時空戀旅人》就是一部典型的支持平行宇宙論的電影。故事中的人物一次次穿越到過去，并創造着不同的可能。盡管影片中沒有提到“平行宇宙”這個概念，但是它反映了平行宇宙論中最典型的一個特征——我們可以通過改變過去來改變現狀和未來。

既然改變過去之後，未來也會随之改變，那麼我們就不得不重視混沌這個現象了。所謂混沌，就是“對初始條件的極端敏感性”，即對事件最初的因素進行微小的改變，會導緻接下來的結果發生翻天覆地的變化。這其中最典型的就是洛倫茲所提出的蝴蝶效應：一隻蝴蝶扇一下翅膀，會在很遠的另一個地方造成非常大的影響，例如引起一個巨大的台風。同名電影《蝴蝶效應》，講的就是一個有關混沌的故事——人物在過去改變一件小事，就會使他的未來發生翻天覆地的變化。

一般來說，不同的平行宇宙之間是相互獨立、互不幹涉的。但是，也有一些作品敢于打破平行宇宙之間的壁壘，讓不同平行宇宙的人物交織在一起，共同譜寫一個個奇妙的故事。詹姆斯·沃德·布柯特自編自導的《彗星來的那一夜》就是一部這樣的電影。這部影片的英文名也特别引人深思——COHERENCE，它的意思是“幹涉”，一個物理學上的名詞。既然平行宇宙之間可以互相幹涉，那麼它們是不是高維空間的波呢？如果是，它們的波長又是如何定義的？它們是否和三維空間内的波一樣，存在衍射現象呢？盡管這些問題還不是當今科學家們所能回答的，但是在科幻作品裡，我們可能很快就能看到編劇們和導演們對這些問題的解答了。

總結一下上面的内容，時空類科幻的分類結構大緻如下圖所示：

當然，不是所有的時空類科幻片都屬于上面的幾種類型。而且，随着人類時空腦洞的發展，有關的科幻作品一定會體現出越來越多樣的時空規則。未來的穿越故事，勢必會變得越來越奇妙、越來越精彩哦~

不過，相信你在掌握了如何畫出可能性-時間坐标之後，你會比“熒幕前吃瓜者”們更快地領悟電影的時空邏輯，從而在觀影之後的交流中，收獲盆友們“哦~”“哦~”的驚歎聲，并讓他們對你的答疑解惑充滿感激與敬佩。當然，你也可以利用本文的知識，創造一個屬于你自己的穿越故事——誰知道下一個科幻大咖會不會是你呢？

當然，如果你真的有了風光無限的這一天，記得來感謝我哦~

參考文獻

[1]許利軍. 科幻電影中的時空觀念[J]. 電影文學, 2007(12):20-20.

[2]楊鵬鑫《論環形循環叙事電影的建構原則和形态慣例》，《當代電影》 2018 年第 10 期，第 50 頁

[3]江曉原、劉兵主編《我們的科學文 化 ：科學敗給迷信》，上海 ：華東師範大學出版社 2007 年版

[4]冷凇, 張麗平. 影視"穿越"現象的理性思考——議當代電影電視劇中的時空交錯[J]. 現代視聽, 2011(10):66-68.

來源：科普并不巨

編輯：aloysius

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