《星際穿越》裡存在時間悖論？庫珀竟能向過去的自己傳遞資訊？

作為一部邀請了廣義相對論權威

基普·索恩

作為科學顧問的硬科幻電影，《星際穿越》的情節設計中對科學性的要求是非常高的，基普·索恩在合作之初就定下了一個基本原則：

劇情設計不能違背已經確定的物理定律；腦洞部分也要基於實際的科學理論。

這兩點原則基本被嚴格地執行了。

即使如此，很多人看完電影還是有種感覺，就是電影裡全是BUG，各種違背科學理論。我在6年前第一次在電影院看這部電影的時候就是這種感覺，但其實這是由於我們對電影裡的科學理論背景不瞭解導致的。事實上基普·索恩早就預想到這種情況，因此在電影還沒上映之前，他已經寫好了一本同名的科普書來解釋電影裡的科學問題，大部分人看完電影后關於科學方面的大部分疑問都能透過閱讀這本書得到解答。

當然，如果你手頭有這本書你就完全沒必要看我這篇文章了……所以，下面我就當你沒看過書，來簡單解釋一下這個問題：男主角庫珀在五維空間裡看到了過去的自己算不算悖論？在解釋這個問題時我們必須瞭解一下電影裡庫珀掉進去的那個能看見過去自己的空間。

四維超空間

庫珀掉進去的是一個超空間，一般會被稱為超立方體空間（超體空間），但其實它跟一般的超體空間是有點區別的，因為它的第四個維度是時間而非普通的空間，如果是真正的超立方體的四維空間，庫珀是看不到的，因為他的觀察能力無法脫離三維空間。

在電影中，由五維時空中的超體文明構建的這個四維超空間裡（他們是在真正的四維空間裡構建這個四維超立方體空間的，但是庫珀只能看見三維的部分，電影裡呈現的也只有三維的部分），時間像空間一樣在庫珀面前展開，他能像平常我們在空間裡自由移動一樣，在不同的時間裡自由移動。但由於前面說的基普·索恩設定的基本原則，庫珀是無法移動到自己的未來的，因此他在超空間裡是找不到未來人類脫離地球后的太空城部分。當然，這樣的設定會很怪，因此電影其實很巧妙地避免了這種尷尬，就是這個超空間只連線了女兒墨菲的書房，因此庫珀在超空間裡只能看到發生在書房裡的歷史，而在他回到正常時空時，就再沒有人回到那個書房了，因為那時那個書房已經不存在了……因此自然他是不可能在那個超空間裡找到那個書房未來的時間段。

因果迴圈

所以庫珀在超空間裡只看到了過去的自己，像看錄影一樣，這本身並不會產生悖論。但問題是庫珀向過去的自己傳送了資訊……這就很尷尬了，因為這就會產生因果迴圈了……

試想一下這種情形：庫珀向過去的自己傳送了下一期的彩票號碼，但

那一期實際上是沒人中

的，那麼過去的庫珀是買彩票好還是不買好？

如果他去買了，會不會中？

……是不是想想都頭疼……

但在超空間裡的庫珀似乎並沒有改變歷史，他在超空間裡向過去傳送的所有資訊，都是過去的他和他女兒墨菲接收過的，也就是未來的他使自己的歷史得以發生了……是不是覺得怪怪的？

這不就因果迴圈了嗎？……未來的庫珀向過去的自己傳送了NASA基地的座標，讓自己能找到NASA基地並最終實行星際穿越到達遙遠的黑洞，並進入黑洞向過去的自己傳送了NASA基地的座標……這裡面究竟哪一個是因？哪一個是果？

穿越時空的引力

至此我們發現，時間悖論終歸產生了。而它產生的原因就在於庫珀向過去傳送了資訊！那麼為什麼庫珀能向過去傳送資訊？這不違背已經確定的物理定律嗎？其實這裡已經不屬於已知科學部分，而是屬於腦洞部分了，索恩對腦洞部分的要求就是基於實際的科學理論。在實際的科學理論裡，

自然界的四種基本力裡有三種都被鎖死在三維空間裡，只有引力能穿透到高維空間，因此引力就成為三維空間與高維空間之間溝通的唯一橋樑。

而在電影的科學設定裡，引力能穿透的還包括了時間維度，這就是電影裡引力跨越時間傳遞資訊的理論基礎。

成全歷史，完成高維文明拯救計劃

在電影中，庫珀在高維文明建造的包含時間的四維超空間裡，由於他可以在四維超空間的第四維度裡自由移動，（注意：這個超空間只連線了墨菲的書房，這很重要！）因此他能移動到自己的過去，但他無法進入自己過去的空間，因此這本身不違背已有物理定律，然後他透過引力把資訊傳遞給過去的墨菲和自己。注意，一開始他還沒明白的時候，已經透過引力使過去的世界接收到一些資訊了，比如掉落的書、和叫自己“留下”。

這些剛好是過去已經發生過的，因此，他並沒有改變過去，而是讓過去發生了。而當他明白了高維文明的真正拯救計劃以後，他又向過去傳送了NASA秘密基地的座標，再次成全了過去。（圖5）

在成全了歷史以後，最後庫珀透過引力成功傳送了由同樣落入黑洞的AI塔斯記錄到的奇點附近的量子引力資訊，完成了高維文明安排的拯救計劃。

寫在最後——無解的因果迴圈

在整個故事裡，沒有真實的回到過去，沒有改變歷史，因此，索恩所設定的原則並沒有違背，唯一的槽點就是裡面的因果迴圈……這……無解……