科幻小说中常出现的物理名词简介

物理名词

时光隧道：钟慢、尺缩、超光速时间倒流现象，都可以用声音试验做出效果。

黑洞引申义为无法摆脱的境遇。吞噬恒星。

平行宇宙（Multiverse、Parallel universes），或者叫多重宇宙论，指的是一种在物理学里尚未被证实的理论，根据这种理论，在我们的宇宙之外，很可能还存在着其他的宇宙，而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应，这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同，也可能不同。

平行宇宙分成四类：

第一类：这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同，但是粒子的排列法不同，同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙(可观测宇宙)之外的地方。

第二类：这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同，但是基本物理常数不同。

第三类：根据量子理论，一件事件发生之后可以产生不同的后果，而所有可能的后果都会形成一个宇宙，而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙，因为这类宇宙所遵守的基本物理定律依然和我们所认知的宇宙相同(以上「一颗球落入时光隧道，回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道」诡论的平行宇宙解决办法属于此种)。

第四类：这类的宇宙最基础的物理定律不同于我们宇宙，而基本上到第四类为止，就可以解释所有可能存在(也就是可想象得到的)的宇宙，一般而言这些宇宙的物理定律可以用M理论构造出来。

宇宙的差异也随层次不同越来越大。这些差异可以来自不同的初始条件（第一层）；不同的物理常数、粒子种类和时空维数（第二层）；不同的物理规律（第四层）。

比如说有一天，我要回到过去去杀我的外祖母。那我杀了我的外祖母，我岂不是本来就不存在?所以说这种穿越时空是矛盾的，这也就是著名的《外祖母悖论》。但我们从另一个角度看看，如果我穿越到了的是一个与我本来的世界完全不相干的世界，只是在我去到之前，那个世界的一切都跟我原先的那个世界的过去完全相同，我就算是杀了我全家，原本的那一个世界也是什么都不会改变的。那“穿越时空”似乎就可以说通了，而所谓的那个“与我本来的世界完全不相干的世界，只是在我去到之前，那个世界的一切都跟我原先的那个世界的过去完全相同”的世界就是我们要说的平行宇宙理论中的一种。

如果回到过去杀死了你的祖父，那么你就不会出生，但是你是客观存在的，那么就会出现两个平行宇宙：

1.你没有改变过去，或者你祖父没有死，一个你存在的宇宙。

2.你杀死了你的祖父，一个你不存在的宇宙。

叠加状态：平行宇宙是重叠在一起的。它们是以重叠的状态存在的，就是在我们的这个空间中，叠加了无数的平行宇宙，无数的平行宇宙重叠在一起，我们生活的世界是无数分之一的一个平行宇宙。 我们看不到其他的平行宇宙，因为我们重叠在一起了，由于我们这个宇宙的空间这能让无数的平行宇宙重叠存在，如果平行宇宙彼此之间分解出来，不再重叠，而是让各个平行宇宙之间可以取得联系，那么整个宇宙就可能变得极其混乱，不同的物理常数互相存在着（这是相当的恐怖的，举个例子：光在你家里可能比在另一个平行世界里的你的家快一点。）这些改变，可能会让不同的宇宙之间的物质互相影响，改变他们的本质，甚至引起一场恐怖的大爆炸，将所有的量子平行宇宙都毁于一旦。

根据这类的理论，量子平行宇宙是随时随地的、不知不觉地就会产生的。每一件事的发生都会产生一个平行宇宙，就是说，每一件事会出现不同的过程和后果，而这些不同的过程和结果都产生了一个新的平行宇宙。比如说你抛一个骰子，骰子落地后，你看到的是1点朝上，而骰子有6个面，每个面都有可能朝上。正在这个时候，就已经产生了许多个平行宇宙，每个平行宇宙中，这个骰子朝上的那一面都不同。（换一个例子：当我横穿马路的时候，在我的这个平行宇宙中，我可能是安全的走过去了，但就在我走到一半的时候，分解出了另一个相同的世界，在相同的那条马路上，我可能已经给撞死了。）

波函数，就是用来描绘空间中某点某时刻可能出现的几率（既是物体在某地某时刻出现的几率）的函数。这种几率也叫做：物质波。

量子力学中描写微观系统状态的函数。在经典力学中，用质点的位置和动量（或速度）来描写宏观质点的状态，这是质点状态的经典描述方式，它突出了质点的粒子性。由于微观粒子具有波粒二象性，粒子的位置和动量不能同时有确定值（见测不准关系），因而质点状态的经典描述方式不适用于对微观粒子状态的描述。

波函数的坍缩，是指各种宇宙常数首先是一个不确定的叠加，只有被观测者观察后才变成确定。也就是在观测的一瞬间波函数坍缩，变成了你看到的样子

用一只猫，它被封在一个密室里，密室里有食物有毒药。毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，则放出α粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，猫必死无疑。这个残忍的装置由薛定谔所设计，所以此猫便叫做薛定谔的猫。

由于这种放射性原子的衰败是纯粹的几率性的，所以如果人们不去打开密室观察那只猫，那么人们对猫是死是活全然不知，此时，猫就处于被毒死或没被毒死的叠加状态。而当我们去打开密室时，才能看到猫是死是活，波函数立即“坍塌”成经典理论中的某种确定状态，也就是我们现在的宇宙。

鸟和青蛙的比喻： 我们假设物理学家们站在外部的视点，好像飞在空中的

鸟审视地面；而观测者则站在内部的视点，就好比被鸟俯瞰的一只青蛙。 在鸟看来，抽象量子世界内部却包含了大量平行的世界。它们一刻不停的分裂、合并，如同经典理论无法描述的一堆量子现象。在青蛙看来，观察者感知的只有全部真相的一小部分。它们能观测到自己所在那个第一层宇宙。 每当人们被问及一个问题、做一个决定或是回答一个问题，他大脑里的量子作用就导致复合的结果，诸如“继续读这篇文章”和“放弃阅读本文”。在鸟看来，“作出决定”这个行为导致该人分裂成两个，一个继续读文章而另一个做别的去了。而在青蛙看来，该人的两个分身都没有意识到彼此的存在，它们对刚才分裂的感知仅仅是经历了个随机事件。他们只知道“自己”做了什么决定，而不知道同时还有一个“他”做了不同的决定。

这个理论以目前的科学方法无法证实或否定，而且这些理论目前而言太过形而上学且只是在数学结构上有可能而已

人择原理：正是人类的存在，才能解释我们这个宇宙的种种特性，包括各个基本自然常数。因为宇宙若不是这个样子，就不会有我们这样的智慧生命来谈论他。

时间旅行：实际上时间是没有方向性的，时间和空间都是我们在描述现实的物质世界时引入的抽象概念，它不是如物质粒子这样客观的实体，是为了对现实世界进行数学描述时引入的一种度量概念。

时间与空间在这些数学公式中的地位是极其相似的，但是有一点不同，时间是不能静止的，它总给人一种在不断“流逝”的感觉。但事实上这是因为世界是在不断变化中的，这才是让我们认为时间在“流逝”的根本原因。如果你被时间这个概念困惑的话，不如说，时间根本是不存在的，存在的不过是一个不断演化的宇宙。时间的概念就是对这个演化宇宙进行描述时产生的，但是现在我们竟然希望用自己意识里的一个概念来主宰宇宙的变化规律，希望看到时间的逆转或者时间的旅行。你可以使用任何技术手段来探知过去和未来的信息，亦或构造过去或未来的现实。你甚至可以在理论上构造多宇宙，产生各种令人惊奇的理论，只要它们没有违反物理规律，并且有严格的数学推理。但是这些都不是时间旅行，不要试图在时间上跳到未来。

时间确实是可以有快慢之分的，强引力下的时钟会变慢，如果一个人在这种强引力下没有被分解掉的话，在他回到地球时，的确会比其它人年轻。

但是时间绝不会倒退。在狭义相对论中，运动的越快，时间就越慢，所以人们会说当超过光速的时候，时间就会倒过来。但是你应该发现对于超过光速的运动，那个变换因子就成为一个虚数，而只有负数才应该被认为是时间的逆转。

相信时序防卫有效的原因是，当时空被卷曲得可以旅行到过去时，在时空中的闭圈上运动的虚粒子，在时间前进的方向以等于或者低于光速的速度运动时，就会变成实粒子。由于这些粒子可以任意多次地绕着圈子运动，它们通过路途中的每一点许多次。这样，它们的能量被一次又一次地计算，使能量密度变得非常大。这也许赋予时空以正的曲率，因而不允许旅行到过去。这些粒子引起正的还是负

的曲率，或者由某种虚粒子产生的曲率是否被别种粒子产生的抵消，仍然不清楚。这样，时间旅行的可能性仍然未决。

矛盾之处

人们希望随着科学技术的推进，我们最终能够造出时间机器。但是，如果这样的话，为什么从来没有一个来自未来的人回来告诉我们如何实现呢？鉴于我们现在处于初级发展阶段，也许有充分理由认为，让我们分享时间旅行的秘密是不智的。除非人类本性得到彻底改变，非常难以相信，某位从未来飘然而至的访客会贸然泄漏天机。当然，有些人会宣称，观察到幽浮就是外星人或者来自未来的人们来访的证据（如果外星人在合理的时间内到达此地，他们则需要超光速旅行，这样两种可能性其实是等同的）。

然而，任何外星来的或者来自未来的人的造访应该是更加明显，或许更加令人不悦。如果他们有意显灵的话，为何只对那些被认为不太可靠的证人进行？如果他们试图警告我们大难临头，这样做也不是非常有效的。 一种对来自未来的访客缺席的可能解释方法是，因为我们观察了过去并且发现它并没有允许从未来旅行返回所需的那类卷曲，所以过去是固定的。另一方面，未来是未知的开放的，所以也可能有所需的曲率。这意味着，任何时间旅行都被局限于未来。此时此刻，柯克船长和星际航船没有机会出现。

如果一个人乘火箭飞船出发并在这之前已经回返，我们就将能预言其未来行为，因为那将是历史记载的一部分。这样，在这种情形下，时间旅行者没有自由意志解决时间旅行的其他可能的方法是称为选择历史假想。其思想是，当时间旅行者回到过去，他就进入和历史记载不同的另外的历史中去。

即使时间旅行不是严格地自相矛盾，它依然是不可思议的。仔细设想这么一位时间旅行者，他跳跃到一年后，读取了《科学美国人》未来版本上最新的数学定理。他记下了其中的细节，回到自己所处的时代，并把这一定理教授给一名学生，就是这名学生日后为《科学美国人》撰写了文章。这篇文章当然正是那位时间旅行者所读到的。接着问题出现了：关于这则定理的信息来自何处？不是源于时间旅行者，因为他只是个读者，但也不是来自那名学生，后者可是从前者那里学到了定理。信息似乎无缘无故蓦地就出现了。

虫洞：在科幻小说中，虫洞有时被称作星门；它们提供一条贯通空间中彼此相距很远的两点之间的捷径。

由阿尔伯特·爱因斯坦提出该理论。简单地说，“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。

暗物质（Dark Matter): 暗物质与暗能量被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题，它们代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5%左右)。暗物质无法直接观测得到，但它却能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。

在宇宙学中，暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在的最早证据来源