星际奇观(6/6):l ’équation ultime

上一篇文章的延续 的奇怪物理学’Interstellar (5/6) 并结束

2014年11月,科幻电影 星际 (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion 和 项目s de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines 和 mois qui ont suivi.  A la demande 的a revue 的angue anglaise 推论:《国际科学评论》, 随后,我进行了更深入,更深入的科学分析,并于2015年春季发布。我向您提供法语翻译,分为6条注释。这是第六次也是最后一次。谢谢你的米’avoir lu jusqu’au bout!

公式

终极方程式

即将结束星际,我们看到科学家Murph编写了一个方程,旨在解决广义相对论和量子力学之间的不兼容问题。在背景中,我们可以看到一系列用图表和方程式覆盖的黑板,这些图形和方程式会导致最终的方程式,即“万物理论”。人类的命运取决于它。除了这种描述的天真性,有趣的是想知道场景中短暂显示的方程式是否具有任何意义。

L'四个基本相互作用的完全统一只会发生'在非常高的能量下,'histoire 的'univers n'只会在'很原始的时代叫做"de Planck".
L’四个基本相互作用的完全统一只会发生’在非常高的能量下,’histoire 的’univers n’只会在’很原始的时代叫做“de Planck”.

A première vue, la longue suite de formules paraît fastidieuse. 时至今日,广义相对论和量子力学的统一仍未解决. Diverses approches du problème, comme la gravité quantique à boucles, la 弦理论 和 la géométrie non-commutative, font l’objet d’intenses recherches en cours[1].

En imaginant une solution future à ce problème, les auteurs du film ont choisi d’illustrer une possible réalisation 的a 弦理论, cadre théorique le plus « à la mode » pour unifier l’ensemble des interactions fondamentales.

La 弦理论 soutient que les constituants fondamentaux 的a matière ne sont pas des particules ponctuelles, mais des cordes ouvertes ou fermées 的a taille 的a longueur 由Planck (10-33 厘米),其振动模式定义了粒子的特性。在此框架中,时空成为一个派生概念,仅在大于字符串的尺度上才有意义。该理论有五个不同的版本,在1990年代引起了人们的热情,以至于它被认为有能力导致万物理论。但是,遇到的数学困难仍然很大 [2].

Dans la 弦理论, les cordes fermées, dont certains modes de vibration décrivent la gravitation, se déplacent dans les neuf dimensions 的’espace fondamental (la Matrice). Au contraire, les extrémités des cordes ouvertes, qui décrivent les 其他 particules 和  interactions, ne se déplacent que sur une "brane" (par exemple notre 空间-temps 4D).
在弦论及其广义M理论中,某些振动模式描述重力的闭合弦在基本空间(矩阵)的9个或10个维度中运动。相反,描述其他粒子和相互作用的开放字符串的末端仅在“brane” (par exemple notre 空间-temps 4D).

这五种弦理论引起了一个更大的统一观点:M理论。如果记忆起作用,简要地瞥见墨菲图上的终极方程如下:

最终方程

熟悉弦理论的物理学家将在该方程式中认识到理论M的“有效作用”,处于其扰动发展的第一阶。这是基普·索恩(Kip Thorne)致敬的理论家,表示未来的万物理论将看起来像理论M。

超立方体条款 g5d5x 表明,与Randall – Sundrum模型一样,这是一个5维理论:时间之一,空间四个。 4D空间中没有曲率的立方体的类似物称为超立方体或tesseract。 Tesseract对立方体来说就是立方体对正方形。就像立方体的表面由六个正方形的表面组成一样,矩形的超表面也由八个立方体的单元组成。该tesseract惊人地描绘在 星际 sous forme d’un 空间 multidimensionnel dans lequel le temps est transformé en dimension spatiale[3]。库珀能够在遥远的地形中往回走,并利用重力信号与他的女儿墨菲通信,从而提供了她求解最终方程式所需的数据。[4].

结局

几个月前已在屏幕上发布 星际,科幻电影 重力 a été applaudi pour ses rendus impressionnants 的’impesanteur 和 的a nature fondamentalement hostile 的’espace interplanétaire[5]. L’essentiel 的a science montrée dans 重力 peut être comprise dans le cadre 的a théorie 牛顿ienne, publiée il y a plus de 400 ans. A l’inverse, la compréhension 的a plupart des phénomènes décrits dans 星际 需要有关广义相对论,量子力学和弦理论的知识。结果是一部有趣而有趣的电影,试图融合精彩的故事和科学的准确性。

电影中的壮观影像"Gravity"
电影中的壮观影像“Gravity”

星际 仍然是科幻小说。艺术自由和科学外推是游戏的一部分,而试图展示出宏伟的科幻奇观如何吸引好奇的人进入科学领域,本身就是一个值得的教育项目。

参考资料

[1] Voir Carlo Rovelli, “Loop Quantum 重力,” 相对论中的生活评论 1(1998); Michael Green,John Schwarz和Edward Witten, 超弦理论I (剑桥:剑桥大学出版社,1987);阿兰·康纳斯 非交换几何 (波士顿:学术出版社,1994年)。

[2] 彼得·怀特 甚至没有错:弦理论的失败和对物法统一性的追求 (纽约:基础图书,2006年)。

[3] 尽管图中显示了有趣的tesseract可视化 星际在艺术方面,我的意思是萨尔瓦多·达利(Salvador Dali)的画作 被钉十字架(Corpus Hypercubus). Dali a représenté la crucifixion de Jésus à l’aide d’un Tesseract plutôt qu’une croix ordinaire, afin de suggérer que, tout comme Dieu pourrait exister dans une dimension incompréhensible aux êtres humains, l’hypercube existe dans un 空间 quadridimensionnel tout aussi inaccessible aux esprits simples. Salvador Dali, 被钉十字架(Corpus Hypercubus),1954年,布面油画,94.3cm x 123.8cm。纽约大都会艺术博物馆。

Dali_Crocifixion_hypercube

[4] 有关“的” Tesseract可视化的有趣讨论星际, voir Mike Seymour, [http://www.fxguide.com/featured/interstellar-inside-the-black-art/], November 18, 2014.

[5] 重力,由阿方索·卡伦(AlfonsoCuarón)执导,华纳兄弟影业(Warner Bros Pictures)电影(2013年)。

关于16条想法“ 星际奇观(6/6):l ’équation ultime ”

  1. 谢谢你的票,c’真的非常有趣:)。个人j’非常喜欢这部电影。另一方面c’est vrai qu’ils auraient dû s’abstenir d’宣传这部电影时笨拙地坚持所谓的科学正确性(正如您在“好莱坞的黑洞”). J’希望知道您对这部电影的看法。非常感谢,祝你好运。

  2. 谢谢你的灯。我们看到电影院可以非常有启发性地说明集体科学工作的真实结果。 VS’在您的比较中特别引人注目“Gravity” newtonien 和 “Interstellar”爱因斯坦可以希望历史电影院走同样的路。
    观察:“时至今日,广义相对论和量子力学的统一仍未解决”. N’是不是激起了这种引起辩证法的反对派的抵抗?为什么n’y a t’这不是对这种结构的研究d’真正的多面对立?因为如果辩证法本身不能解决任何问题(数学’imposent d’是矛盾的),我们永不停止’将鼻子折成坚不可摧的框架。今天谁来探讨这个基本的理论问题?’辉,其引人注目的问题似乎甚至没有被接受’etre posee ?

  3. 我完全同意您的结论,并向您的科学分析工作表示敬意,这绝不会贬低’adaptation artistique de certains concepts 的a cosmologie moderne, permet au contraire de mettre en relief l’您的同事Kip Thorne的雄心勃勃但值得称赞的阐述。
    有d’其他著名的电影改编(例如:“Contact”由罗伯特·泽米基斯(Robert Zemeckis)创作,并受到卡尔·萨根(Carl Sagan)同名小说的启发,“2001 l’Odyssée 的’espace”由斯坦利·库布里克(Stanley Kubrick)撰写,他以一种不太明确的方式,还对“时间机器和第五维度” où l’在某些场景中,对时间的普遍理解令人沮丧。 VS’除其他事项外,“2001 l’Odyssée 的’espace”在此期间’astronaute David Bowman semble, là aussi, confiné dans un 空间 multidimensionnel où le temps est transformé en dimension spatiale.
    打坐,希望您能为’我们最大的荣幸是作为明智的顾问开发未来方案。

  4. 即使我不喜欢这个学期” vulgarisation ”科学的,我宁愿称之为” popularisation ”由于我认为比较宽松,因此您在该领域表现出色。我今年36岁,我在数学和物理学领域非常平均,因为我在最后一年努力理解自然对数和指数,但是星际电影让我对与天体物理学有关的所有科学产生了一定的兴趣。仅在三年前,我对黑洞和称为虫洞的爱因斯坦-罗森桥的了解很少。我衷心希望您能尽快找到纯数学家的解决方案,以使这些好莱坞奇幻作品真正成为一种真正的辅助工具,我们可以根据您的发现将它们介绍给论坛和互联网站点。

  5. 你好,我喜欢星际电影,因为它’是一部平衡科学和视觉效果的罕见电影。大号’explication 的a théorie 的a 广义相对论 appliquée au voyage interstellaire est fascinante avec l’influence 的a gravité qui comprime 和 recourbe l’与地面观测者相比,空间更大,并延长了旅行者的时间。
    La 弦理论 est également évoquée 和 son unification avec la mécanique quantique a la fin du film permet de sauver la Terre ! Comme quoi la science sauvera le monde aux côtés 的a beauté !

  6. 这可能是我最喜欢的电影科学评论。

    我对科学和我的启示’Univers m’我16岁那年来到,这段时期您的作品(黑洞,’无限)起了主要作用’知道我不喝酒’一无所知,激起我的思想来获取越来越多的知识。

    M’认为完成这些文章值得感谢您。

    一切顺利。

  7. 您好,

    好我’发现这部电影不错,但是可以科学地夸大…
    这些电影之后’ont qu’un but :
    激励年轻人提出问题,寻找答案,成为物理学家,数学家…etc
    而且里卡尼斯人知道该怎么做,突然之间总是保持一段’avance… 😉

    否则,我希望你的鲁米特先生对我的想法有意见’在电影拍摄之前已经很好(我警告你我不是工程师..-:
    黑洞是一颗正在坍塌的星
    为什么她像所有明星一样’不会瞄准“produire/transformer”原子在几件事上’autres
    做’un 黑洞 n’将不具有“transformer”黑质中的已知物质?

    1. 您好,
      星星将原子变成d’其他原子由于热核反应而较重。对于黑洞c’是非常不同的。最终他们可以“pulvériser”与其夸克,轻子,甚至弦等基本成分无关,但与暗物质无关…

    2. 好我’ai trouvé le film sympa mais un peu exagéré scientifiquement…
      这些电影之后只有一个目标:
      激发年轻人问自己的问题,寻找答案,成为物理学家,数学家等。
      美国人知道如何做得很好,因此始终保持领先地位...
      鲁米特先生,否则我想征询您的意见,因为我的想法是在电影拍摄之前就已经做好了(我警告您,我不是工程师… ? ? :
      黑洞是一颗坍塌的星星
      为什么像所有恒星一样,目标不应该是将原子“产生/转化”为其他东西?
      黑洞不具有将已知物质“转化”为暗物质的功能吗?

  8. 您好,
    物理学原则上是确定性的,并且认为’冻结的时空(阻止宇宙)。
    Ceci étant, avec le développement 的a physique quantique certains chercheurs tendent à orienter les recherches vers ce que l’on appel “un 空间 temps dynamique” doté de plusieurs futurs/passés du point de vue 的’observateur.
    Dans 星际 c’est apparemment l’隐含的想法,因为’未来人类会影响其过去。
    正如我们最近在接受采访时指出的那样,我们能否(//www.youtube.com/watch?v=xngQofEG7ng)想到了这种类型的’espace temps?

    亲切地。

    1. 物理n’一个世纪以来更具确定性。概念’espace-temps dynamique remonte aux années 1920. Les 空间-temps permettant des boucles temporelles ont été construits dans les années 1940 par Gödel 和 d’其他(Taub-NUT),但它们仅是理论上的。我知道非交换几何d’Alain Connes并未违反当地因果关系。
      亲切地

  9. 您好,
    我可能表现得很差,也许我应该说的是现实,而不是物理的(领域)。
    量子物理学确实是不确定的,但是’宇宙(绝对意义上:过去,”présent”de l’观察者和未来)是否可以将其视为确定性(块宇宙)或动态系统?(“分枝永恒主义”)或者,使用更多的哲学术语,是否存在一个潜在的宇宙(潜力)和一个行动的宇宙(我们的现实)?
    再次感谢您的回答!

  10. Cherchant un peu 的umière après avoir vu le film hier soir, je suis tombée sur vos 项目s. Excellents, mais que je vais lire 和 relire ! N’ayant qu’ES bac和DE d’infirmière j’我有抽筋-我没有’en reviens pas qu’所有这些东西。
    感谢您自愿为​​那些由于标题d知道E = MC2的人付出时间’只有一本书,谁发现人们花了一生来计算’我们甚至无法想象…

  11. 你好,鲁米特先生,
    En conclusion 的’émission “A voix nue” vous dites souhaiter être témoin 的a découverte scientifique d’地球以外的生活您可以在Patrice Brasseur主持的此站点上找到一些答案。
    敬上。 JérômePiot(passer d’informations)
    http://www.psychosophie.com/#quid

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