2015年5月4日

《星際效應》的時空幾何與想像

作者/金升光(任職於中央研究院天文及天文物理研究所)

和科幻英雄片相比,平實的科學主題或科學家的故事往往不大容易成為好萊塢電影的賣座元素。然而,無獨有偶的,傳奇科學家霍金和電腦科學之父涂靈的故事相偕成為今年奧斯卡金像獎矚目的焦點。關於涂靈的事蹟和影響可以參閱本刊製作的專輯(《科學月刊》2012年6月);而霍金畢生鑽研的相對論、黑洞等學問,正是去年另一部電影《星際效應》(Interstellar)的主要題材。霍金的老友,美國加州理工的索恩教授(Kip Thorne)不僅是這部電影的顧問,也從頭到尾實際參與製作,確保影片的科學正確性或可能性。

他將相關科學議題的討論和介紹都囊括在《The Science of Interstellar》(意即「星際效應的科學」)這本新書中。書中無可避免的洩漏了一些電影中的關鍵劇情,可能影響一般人觀賞時的樂趣。封面有警語,套用時下影迷網友們常用的術語,就是「有雷」(spoiler alert)。索恩是相對論專家,他早年與同門的米茲訥(Charles Misner)和指導教授惠勒(John Wheeler,也是物理學家費曼的老師)三人合著的《引力論》(Gravitation)一書是學習相對論的經典。

相對論與時空
求學時住宿舍免不了互相串門子。有一回在同學書架上看到一本《幾何與想像》(Geometry and the imagination)英譯本,是從大數學家希伯特(David Hilbert, 1862~1943)在德國哥廷根大學的講稿整理而成,寫給缺乏背景知識的讀者。楊振寧教授曾經開玩笑的說:數學的書只有兩種,一種是你讀完第一頁就看不下去了,另一種是你才讀完第一行就讀不下去的。隔行如隔山哪!但是透過那些看似熟悉又陌生的幾何圖形,聯想推演到其他未曾聽聞的原理或結論,用直觀來了解大自然的設計,這大師之作翻過幾頁後竟欲罷不能!可是,幾何和時空為什麼會連在一起?故事得從狹義相對論說起。......【更多內容請閱讀科學月刊第545期】

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