Avengers:Endgame udnytter tidsrejser og kvantemekanik, når det forsøger at genoprette universet

I slutningen af ​​Avengers:Infinity War var halvdelen af ​​menneskene (inklusive helte og skurke) i universet væk med et enkelt finger fra Thanos (Josh Brolin).

Så hvordan kan Avengers:Endgame (i biografer fra denne uge) forsøge at bringe dem tilbage?

Godt, med den afprøvede filmplot -enhed:tidsrejser. Plus en overraskende mængde videnskabelig jargon kastet ind, herunder kvantemekanik, Deutsch forslag, egenværdier og omvendte Möbius -strimler.

Men tro ikke, at alt, hvad du hører under filmen, blev skabt i hovedet på en skør manuskriptforfatter. Mange af tidsrejsekoncepterne i Endgame er forbundet, i hvert fald i navn, til nyere videnskabelig teori, simulering og spekulation.

Lad os dykke ned i videnskaben om kvante tidsrejser og diskutere, om egenværdier virkelig kan redde universet, men vær advaret:moderate spoilere foran.

Tidsrejser 101

Filmens hovedpræmis er, at det eneste, der kan vende dødsfaldet i det halve univers, er de ting, der i første omgang forårsagede disse dødsfald:de kraftfulde Infinity Stones.

Problemet er, Thanos ødelagde disse i vore dage, så stenene er kun tilgængelige tidligere. At hente dem kræver en indviklet rejse tilbage i tiden til flere steder af de resterende Avengers.

Er tidsrejser faktisk muligt? Vi har kendt, siden Albert Einstein udgav sin teori om særlig relativitet for mere end 100 år siden den rejse frem med tiden er forholdsvis let.

Alt du skal gøre er at bevæge dig tæt på lysets hastighed, og du kan teoretisk rejse millioner eller endda milliarder af år ind i fremtiden inden for dit liv.

Men kunne du komme tilbage igen? Denne bedrift ser ud til at være meget vanskeligere. Her er et par udfordringer og mulige løsninger.

Morfarens paradoks

At rejse tilbage i tiden kan forårsage tilsyneladende logiske uoverensstemmelser i virkeligheden, som det velkendte bedstefarparadoks.

Hvis du gik tilbage i tiden og dræbte din bedstefar, da han var ung, så kunne du aldrig blive født, men hvis du ikke var født, hvordan gik du så tilbage og dræbte ham?

Forskere har flere teorier om disse tidssløjfer (fysikere kalder dem lukkede tidlignende kurver). Nogle teorier siger, at sådanne sløjfer bare er fysisk umulige, og derfor kan rejse tilbage i tiden aldrig ske.

Men vi ved, også tak til Einstein, at roterende sorte huller kan sno både plads og tid, derfor er den ene side af det sorte hul lysere end den anden på det første billede, der nogensinde er taget af et.

Tidsrejser i slutspillet

I filmen, karaktererne laver først sjov med mange andre tidsrejsefilm som Back to the Future og Terminator-serien, hvor det er muligt at ændre din egen fortid og fremtid.

I stedet, Slutspil går med den alternative virkelighedside, hvor eventuelle ændringer tilbage i tiden får et helt nyt univers til at blive skabt, en såkaldt opdeling eller forgrening af flere tidslinjer. I fysikken, denne idé kaldes mange verdensteori.

For at undgå dette problem, Avengers planlægger at låne stenene fra tidligere tidslinjer, bruge dem i dag, men returner dem til nøjagtig samme øjeblik, når de er færdige med dem. Men vil det fungere?

Indtast kvantemekanik

Kvantemekanik nævnes meget i filmen, og der er faktisk mange nye teorier om kvantetidsrejser, herunder nogle, der potentielt løser bedstefarparadokset.

I kvantemekanik, atompartikler ligner mere utydelige sandsynlighedsbølger. Så, for eksempel, du kan aldrig vide både præcis, hvor en partikel er, og hvilken retning den bevæger sig. Du ved kun, at der er en vis chance for, at det er et bestemt sted.

En britisk fysiker ved navn David Deutsch, hvem er nævnt i filmen, kombinerede denne idé med Many Worlds -teorien, og viste, at bedstefarparadokset kan forsvinde, hvis man udtrykker alt sandsynligt .

Ligesom partiklerne, personen, der går tilbage i tiden, har kun en vis sandsynlighed for at dræbe deres bedstefar, bryde kausalitetsløkken. Dette er blevet simuleret med succes.

Det kan virke mærkeligt, og mens nogle af de jargoner, der blev brugt i filmen, kan virke lidt overdrevne, du kan være sikker på, at ægte kvantevidenskab er endnu fremmed, end filmskabere nogensinde kunne forestille sig. Det er klart, at selv forskere kæmper for at få mening om kvanteteoriens konsekvenser.

Terminologi for effekt

Tidsrejseteoriens scener (som der er flere af) er fyldt med teknisk jargon, nogle malplacerede, nogle i den rigtige boldbane.

Her er et par af de vilkår, vi hører i filmen om tidsrejser:

Eigenværdier :Ved at diskutere deres tilgang til tidsrejser, karaktererne Tony Stark og Bruce Banner nævner egenværdier. Dette er højst sandsynligt et eksempel på film matematik tale for effekt, da egenværdier er et temmelig lavt niveau (grundlæggende) koncept i lineær algebra.

Dom: Et tilfælde af matematikken mumler

Planck skala :Planck -skalaen handler om meget små ting. Planck længde, tid og masse er basenheder, der bruges i fysik. En Planck -længde er 1.616 × 10 ⁻³⁵ m. Det er meget lille.

Det er den afstand, lyset bevæger sig i en enhed af Planck -tid - hvilket også er en meget lille tid. I betragtning af at filmen handler om kvantemekanikbaserede tidsrejser, chatte Planck -skalaer virker ikke for langt væk fra emnet.

Dom: Planck har en pointe.

Omvendt Möbius -strimmel

Tidsrejse-jargonen diskuterer også omvendt en Möbius -strimmel. En normal Möbius -strimmel er en overflade med kun den ene side. Du kan nemt oprette en ved at tage en strimmel papir, vride det en gang, og derefter hænge det sammen.

Selvom en Möbius -strimmel har en række interessante matematiske egenskaber, dets tekniske relevans for tidsrejser er svag, ud over nogle forsøg på højt plan for at forklare bedstefarparadokset.

Dom: Vridningsteori lidt.

Dom

Set fra et videnskabeligt perspektiv, det er spændende at have en ny film med et så tungt plotgrundlag i tidsrejser, og filmen trækker ikke mange slag i at dykke direkte ind i både jargonen og konsekvenserne af forskellige tidsrejsescenarier.

Selvom noget af den matematiske terminologi klart er der for effekt, plottet gør en rimelig indsats for at overholde den nuværende høje tankegang om tidsrejser-til et punkt.

Tidsrejser er en af ​​de fængslende videnskabelige begreber, der måske er længst væk fra implementering af forskere, og så dens afgørende rolle i en film om superhelte, der kan flyve, gå subatomisk, ødelægge universer og ændre virkeligheden er måske særlig passende.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.