浅谈《重力异想世界》和《相对论》中 对时间、空间、万有引力的描述

微博   微信 2014-06-23 09:52编辑     43评论
前段时间把重力妹子白了,虽然这游戏有很多坑,但是从剧情和创意的玩法来说,这绝对是一款难得的好游戏,如果你对《相对论》中对“时空扭曲”概念比较熟悉的话,你会发现《重力眩晕》的很多细节和剧情设定,都是非常符合时空扭曲的概念的
首先要说明一点的是,现在又足够的证据证明时空确实是被扭曲的,人造卫星上精确的时钟老是变慢。利用万有引力定律计算的水星轨道老是出现偏差,这都是时空扭曲导致的。
爱因斯坦认为,宇宙是由时空填满的,而物质就会扭曲时空,使时间变得更慢,接近光速就会让时间接近停止,当然就像绝对零度一样,物质也无法越过光速,而空间扭曲最大的结果就是万有引力的产生,也是这款游戏的主题。
这个概念其实也好理解,你想像一个大铁盒里均匀的布满了沙子,当沙子里出现个铁球,铁盒的沙子跑不出来,那么铁球占据了沙子的空间,铁球周围的沙子变得致密了,如果这铁球还会自己在盒子里移动,那周围的沙子就更加致密了,所以空间扭曲取决于质量与速度(这也证明了宇宙是有限的?)



回归正题,《重力眩晕》的世界观就不用描述了,玩过的都应清楚,下面就用时空扭曲的概念来解答本作中的几个问题


1:为什么重力妹子到失落的族群逛了一圈,返回城市后人们却说重力妹子失踪了一年?

答:重力眩晕的世界似乎是由一个巨大的柱子组成,下面的重力风暴慢慢吞噬着一切,虽然剧情没有交代,我们可以把它想象成一个黑洞,离黑洞越近,时间就越显得缓慢,正常的城市相对失落的族群要离黑洞远得多,所以失落的族群的时间比正常城市的要慢,换句话说就说重力妹子穿越到了未来,不过要在现实生活中要穿越到未来的话,要么让自己接近光速来严重扭曲时空,要么到黑洞周围已经被严重扭曲的时空中走一圈,当然楼主是活不到人类达到这种水平的时候了


2:为什么方舟先出发,而比重力妹子晚到达?

答:因为运动扭曲了时空,方舟虽然不是黑洞这样的大质量物质,但速度够快也是可以的,我先自开脑洞认为方舟接近了光速,并且重力妹子不受时空扭曲限制,速度越接近光速,那么这个物质所在的时间也就越慢,但物质始终无法超越光速让时间倒退。所以方舟虽然速度快,但还是玩到了。
往往这个时候,小朋友们就会问“老湿老湿,在无限接近光速的方舟里,小明对着方舟同样的方向奔跑,是否证明小明超越了光速,是否证明爱因斯坦吹牛逼呢?”这种问题老爱早想到了,这种情况小明和方舟的时间就更慢了,就像周杰伦的歌再快,用电脑慢放就像唱川剧一样难听了。


3:为什么根据夫妻的说的,到了柱子顶端旅行发现了城堡,而回到城市大家都不信,因为大家都认为刚离开不久,怎么说到柱子顶端那么远的地方旅行了呢?

答:这个问题和第一个问题是一个道理,只要把城市与失落族群的位置关系想象成城堡与城市的位置关系就想得通了,这次像上的旅行来到了时空相对平整的空间,时间就变快了,但时空必然是扭曲的,不然城堡就飞起来了,但是现实中存在绝对平整的空间吗?或许是星系之间的时空,或许是另一个没有物质的空间吧


最后

期待《重力眩晕2》
评论
...........
不明觉裂...
jimmyleohk 2014-06-22 22:48
看到相对论感觉超牛..
yutokido 2014-06-22 23:02
好像挺好玩的
和我经常一发呆发一小时 感觉就过了几秒差不多
yoxi-wanimei 2014-06-22 23:12修改
药不能停
pyl0429 2014-06-22 23:10
物理系的我都觉得分析的好牛
lklhy 2014-06-23 00:03
分析的可以啊 期待2
qianshou_ 2014-06-23 00:26
游戏宅拯救世界系列。。
windrainride 2014-06-23 08:50
突然就看懂了(
shiki-nyoron 2014-06-23 08:57
学渣跪
diu-_-diu 2014-06-23 09:03
似乎有点厉害的样子
whozki 2014-06-23 10:18
不明觉厉
niubia 2014-06-23 11:17
没看,纯支持
eo39 2014-06-23 11:20
这游戏是某死魂曲制作人写的剧本,所以老是有恐怖游戏的心理暗示感。
sokinokatu 2014-06-23 12:16
樓主請問你的頭像是什麼的=-=
kaxrd 2014-06-23 12:32
其实当时我通关的时候也想到这个问题了,不过高二学渣表示相对论只知皮毛,所以不敢妄加评论,像楼主这样的分析真是好顶赞
按楼主这么说凯特掉到黑奇萨威也有一年了,不知道上方城市过了多少年了
而且根据重力2放出的消息来看,下一作似乎是在上方城市的,估计能把1里的坑填一些
beyoudh 2014-06-23 13:19
大神啊,看不太懂
unsocial_shadow 2014-06-23 18:13
我1还坑着,就通了剧情。。。不过期待二
lovely1ing 2014-06-23 18:15
疑问:你提的第二个论点用的周杰伦的例子有点不太明确,能再解释下吗,我是爱因斯坦粉丝
gey999999999 2014-06-23 19:00
@gey999999999 小明的速度比飞船快,但小明的时间也变得更慢,所以没有超过光速
reenj 2014-06-23 23:37
就像周杰伦的歌再快,用电脑慢放就像唱川剧一样难听了。 哈哈哈哈哈,笑喷了
ni78933 2014-06-24 14:21
不明觉裂。。
kamino_sama 2014-07-21 23:51
这个帖子有营养,楼主玩出了水平,玩出了风范!
journey32 2014-07-22 00:05
重力变了 头发还是往原来方向飘
forever-never500 2015-06-20 09:39
当时玩的时候觉得这游戏真是充满了恐怖气氛,瘆的慌
ryusei_junior 2015-06-20 09:49
挖坟贴... 楼主的观点跟A9的某个帖子类似,柱子的两端时间快慢不一样。
leondellee 2015-06-20 10:08
为啥要给我大川剧…………-_-#
asakawa_tetsuya 2015-06-20 14:26
认真你就...
ccut0287 2015-06-20 15:26
@ryusei_junior 尤其是无限往下面掉那个剧情
wy67775 2015-06-20 20:18
1 能顺带解释下浮空的城市能源和资源问题怎么解决么
2 按照这么说,城市里的人是把生活垃圾往下扔的,是不是意味着人们把生活垃圾扔回了过去的时代
总结 游戏不必太认真
ps 我精灵好感动已经91了,请问到99可以干嘛
fallstarmiao 2015-06-20 20:25
@fallstarmiao 也不叫扔回过去,都是在一个时空内发生的,只是时间流逝速度不一样。
leondellee 2015-06-21 16:41
@fallstarmiao 不能这么理解,时间有弹性,但只会向前,永远不会倒退,就像一个弹簧,只要有力量就可以让弹簧的尺寸变小,但是再大的力量也不可能把尺寸压成负数,回到过去就像把弹簧压成负数一样,是不合逻辑的
reenj 2015-09-13 12:48
配图不错,现实版重力少女,比凯特那个小黑妞好看
ximenpengpeng 2015-09-13 12:54
谁挖的坟。不过说下,之前新闻报道的,量子纠缠的信息传递速度已经超过了光速,实验已经彻底证明了,爱因斯坦的理论也要慢慢被证明是过时的了
scgabriel 2015-09-14 09:21
@scgabriel 楼主写的帖子我没仔细看,不过看了你这回帖想说两句。在当前的理论和实验中,没有任何可用信息传递的速度能超过光速,包括你所指潘建伟的实验。借用知乎上一句话“量子通讯不管是从理论上还是实际上,都在狭义相对论的范围内,无法超光速传递信息”。
爱因斯坦的理论过时了?或许有一天会,但不是现在。
culibuk-hk 2015-09-14 15:12修改
@culibuk-hk 
无漏洞的贝尔实验首次实现 宣告爱因斯坦隐变量理论出局

观察者网 2015-9-7
[url=]http://www.guancha.cn/Science/2015_09_07_333260.shtml[/url]

无漏洞的贝尔不等式验证

从阿斯佩验证贝尔不等式开始到现在,三十多年过去了,人们在光子、原子、离子、超导比特、固态量子比特等许多系统中都验证了贝尔不等式,所有的实验都支持量子理论。有部分基于光子的实验排除了局域性漏洞,可是受限于光子探测器效率,没有排除测量漏洞。有部分基于原子或离子的实验,由于对离子能级探测效率接近于1,排除了测量漏洞,但没有排除局域性漏洞。到目前为止,还没有一个实验能同时排除局域性漏洞和测量漏洞。

荷兰代尔夫特技术大学的罗纳德·汉森研究组,最近在预印本网站arXiv.org上公布了一篇实验论文,报道了他们在金刚石色心系统中完成的验证贝尔不等式的实验[7]。之所以选择用金刚石色心来做这个实验,有以下几个原因:首先,色心所发出的光子在可见光波段,在光纤中传播损耗非常小;其次,探测色心状态所需要的的时间很短,只要几个微秒。因此,要避免局域性漏洞,只需把两个金刚石色心分别放置在相距1.3公里的两个实验室。利用纠缠光子对和纠缠交换技术,他们实现了金刚石色心电子之间的纠缠。两个色心直接用光通讯所需时间大概4.27微秒,而完成一次实验的时间为4.18微秒,比光通信时间少90纳秒,因此解决了局域性漏洞。此外,色心的测量效率高达96%,测量漏洞也被堵上了。总之,他们声称实现了无漏洞的验证贝尔不等式的实验,在96%的置信度(2.1个标准差)上支持量子理论,从而证伪了局域的隐变量理论。

这是一个极为重要的实验,学界等待一个无漏洞的贝尔不等式验证实验太久了,它标志着贝尔不等式得到了几乎无漏洞的实验验证,可以被称为贝尔定律了。这个实验也宣告了局域隐变量理论的死刑:量子非局域性是真实的。

很可惜,贝尔本人没能看到这个实验。早在1990年,他就由于中风突然离世。贝尔直到去世前还在研究如何修正正统的测量理论和波函数塌缩理论。尽管一辈子都对量子理论的非局域性和波函数塌缩心怀疑虑,贝尔却恰恰是对量子非局域性研究贡献最大的那个人。

实验的缺陷与应用价值

如果说实验还有什么缺陷的话,首先是置信度不够高,通常我们至少需要有三个标准差的置信度。要得到更让人信服的结果,需要积累更多数据才行。此外,还有“自由意志选择”漏洞未被排除。这个漏洞指的是测量时基矢并非随机选择。在这个实验中,用随机数发生器来选择基矢的,这会受到决定论的挑战。类空间距的量子随机数发生器,其反向光锥在过去的某一点总会相交的,原则上总可以受共同的隐变量来操控,破坏了测量独立性。要解决这个漏洞,必须要依赖人的意志来进行自由选择。人做出选择需要的时间大概是几百毫秒,因此距离至少需要有几万公里[8]。未来,如果我们可以在月亮和地球之间完成对贝尔不等式的验证,就可以弥补这个漏洞。

除此之外,这个实验也有很大的应用价值。无漏洞的贝尔不等式验证实验,为未来实现器件无关的的随机数发生器和量子密钥分发技术提供了技术储备。随着量子密钥分发技术的成熟和广泛应用,今后全量子网络技术将会越来越受到关注。这个实验所实现的距离1.3公里两个固态量子比特之间的量子纠缠制备,是未来实用化的全量子互联网的重要技术支撑。

最后,非常感谢徐达、祖充、魏朝辉、张文卓等人对本文提出的宝贵意见和建议。

(欢迎持不同观点者来论。)

作者:尹璋琦(清华大学交叉信息研究院量子信息中心)
scgabriel 2015-09-14 16:53修改
一本正经的胡说八道
jinmaple 2015-09-14 16:48
@culibuk-hk 9月7日的最新消息,不过咱并不是很懂量子,只是一个看新闻的,如果有什么知识还请指教
PS:咱不怎么喜欢知乎喵,能从别的方面给予例证么
scgabriel 2015-09-14 16:55
@scgabriel 隐变量理论早出局多少年了,现在的实验只是更精确而已。。。

我们讨论的不是有没有东西能超光速而是信息能否超光速传播的问题,我用知乎上的话知识觉得他说的挺通俗,出处并不重要,因为现实就是没有任何理论和实验能确定信息可以超光速传播,量子纠缠的超距作用虽然确实远大于光速,但是它传播的信息要想被我们所用则必然要小于光速(很不严谨的说法,甚至它传播的东西不应该叫信息,目前来说只是几个自由度而已,甚至你要想得知这几个自由度也会涉及到是否有干扰、是否超光速的问题)。


另外我说的爱因斯坦的理论没过时是指的其三大原理及相对论体系和量子体系。我觉得你可能没正确理解EPR悖论,它主要是爱因斯坦等用定域实在论来质疑量子力学的完备性的,当然现在的实验结果倾向于爱因斯坦在这里确实错了(即量子力学确实是非定域实在的)。但是同时,所有的试验结果都并不违反相对论,也就是没有超光速的信息传递存在。


你说的爱因斯坦有些理论过时了,我很同意,他的有些现在看来在提出来的当时就是过时了。但是爱因斯坦的理论过时并不是因为“量子纠缠的信息传递速度已经超过了光速,实验已经彻底证明了” 。现阶段不光实验证明不了,理论也证明不了。
culibuk-hk 2015-09-14 20:46修改
一个游戏而已至于这么较真么
ashxcold 2015-09-14 20:59
@scgabriel 对了 我去看了你说的那个新闻的原文,写的是“科学家如今认为,量子纠缠其实也是需要信道的,潘建伟教授的项目组2013年也测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。”你要清楚“量子纠缠的传输速度”和你认为的“量子纠缠的信息传递速度”是截然不同的概念

另外在潘建伟论文的原文
It should be noted that, with only twoparties one may always hold the opinion that a real fastenough spooky action could explain quantum correlations violating Bell inequality without leading to superluminal communication.

也明确说明了这并不是超光速通信
culibuk-hk 2015-09-14 21:03修改
@culibuk-hk “量子纠缠的传输速度”和“量子纠缠的信息传递速度”什么区别,咱还是没搞懂。。。。
scgabriel 2015-09-15 09:22
@scgabriel 简单来说目前实验中量子纠缠传递的东西不能被称为信息,也不能用来通信,甚至有理论认为量子纠缠传递本身就需要经典信道参与。如果你不能理解,我也没办法解释了。
其实解释概念是很繁琐的,因为不论是量子力学、相对论还是贝尔不等式、EPR它们都是数学表达而不是语文表达。以之为基础的所有的理论和实验都是有严格的数学推导作为基础的,文字只不过是便于理解,有时候看起来是在玩文字游戏,但是如果数学上说没有那就是没有。
culibuk-hk 2015-09-15 09:46
配图中的妹子不是凯特啊
rufsx 2015-09-15 11:20
回复不能
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