1.4
一个星际旅行的理论

在我第一次看到这部电影的剧本时，我很快就意识到，如果想为电影提出条理清晰的建议，我需要为电影中发生的事创建出一套具体的理论。遗憾的是，留给我的时间并不多，最后我基本上只有一个晚上的时间去发明这个星际旅行的理论。下面是那天晚上我为电影制作方撰写的理论的开头部分：

很明显，其中所有的物理学细节在电影中都不是必需的。但是要对剧本提出思路清晰、前后一致的建议，把这些细节想清楚是很有必要的，而且它们也是影片对白中科幻内容的依据。下面是一些最终没有被剧本采用的对白（大概是因为采用了更好的）：“整艘飞船在穿越太空时就像一个巨型量子粒子。”“外星人必须在普朗克尺度上直接操纵时空网络。”“飞船表面出现时空湍流。”“好像飞船表面有无穷多种类型的原子，远远超过我们已知的元素种类。”（发射单色激光到飞船表面，能看到像彩虹一样的反射光，这应该与那些未知元素有关。）对于一个像我这样的“真正的科学家”来说，写这样的东西的确很有意思。这是一种思想的解放，对白中每一个科学幻想片段都可以把人带到一场漫长而严肃的物理学讨论中。

我想为这部电影创造一个独特的星际旅行的理论，说不准将来的某一天这个理论就会被证实。但是到目前为止，我们还不确定，实际上，据我们目前所知，我们只能通过对已知物理学做一些简单的“非常规处理”才能使星际旅行成为可能。例如，我在1982年做的一些工作展示了一个听起来类似悖论的推论：按照标准量子场论，我们可以持续不断地从真空中提取“零点能” ¹⁰ 。多年以来，这个基本机制可能已经是被借用最多的星际旅行的能量来源了，即使我自己都不相信它。（我认为这种说法对材料的理想化处理有点过头了。）

10 现代科学家认为真空并不意味着一无所有，真空是由正电子和负电子旋转波包组成的系统。而与这种现象伴生的能量就称为零点能（zero-point energy），也就是说，即使在绝对零度，这种真空活性仍然保持着。

或许有一个更加实际的方法，至少能够推动小型太空船（这个说法最近也变得流行了），就是利用激光的光压将其推到附近的恒星。又或许可以实施一种“黑洞工程”，在标准的爱因斯坦引力理论下，创造一种合适的时空扭曲。我们要意识到：即使我们已经掌握了物理学基础理论（这一天何时能来？），我们仍然可能有很多事没法确定，比如在我们的宇宙中超光速旅行是否可能。

有没有一种方法，可以给量子场、黑洞或其他什么东西设定一种配置，使它们表现出像现在这样的特性？计算不可归约性（computational irreducibility，与不可判定性相关，例如哥德尔定理 ¹¹ 、停机问题 ¹² ，等等）告诉我们，要设定这样的配置，其复杂度与难度可能是没有上限的。人们可能要穷尽宇宙历史上可以获得的所有算力，甚至还不够，试图发明所需的结构，却永远无法确定其是否能实现。

11 哥德尔定理（Gödel's theorem）是两大相关的不完全性定理（theorems of incompleteness）。第一条定理声明，在任何一种内部一致（即无矛盾）的形式体系（数学或逻辑体系）中，必定有某种结构完整的命题是无法证实或证伪的，换句话说，从形式上无法判定。事实上，哥德尔表明，这种命题就等同于“说谎者悖论”（liar paradox）中“本句话无可证明”之类的命题。若真，则这句话为假；若假，则这句话为真。第二条定理则揭示了，人无法在某系统内部证明该系统是内部一致的。

12 停机问题（halting problem）是指已知一个对于任意计算机程序的描述和一个输入，确定这个程序会停止运行还是继续运行下去的问题。停机问题是不可判定的，意味着不存在一个通用算法，它可以为所有可能的 < 程序，输入 > 解决停机问题。停机问题本质上是在说计算机不是无所不能的。 dJ9DtPY8ax8j+u6V91NN0ujhwnWZ+SmLyb+HIqGP493Qt5bUWECIJmHu5GcuC9Qj