【有雷慎入】量子力學支撐《復仇者 4》劇情，原來當英雄需要懂物理阿！

《復仇者聯盟 4》在全球各地火熱上映，時空旅行是劇中的關鍵行動。在《復仇者聯盟 3》中，薩諾斯取得無限寶石，摧毀宇宙一半的生命；然而薩諾斯也把寶石都毀了。在《復仇者聯盟 4》，英雄們為了拯救另一半的生命，展開時空旅行，回到過去尋找寶石。

若觀眾有相對論的基本知識，對劇情就能有更多的體悟。愛因斯坦是相對論的奠基者，是復仇者聯盟穿越時空的基礎；鋼鐵人也在劇中提到了「戴維．多伊奇」，他是牛津大學的理論物理學家，他的理論《近封閉類時線量子力學》更是影響劇情的關鍵理論。此外，影片裡面還有平行宇宙、量子物理等等。這些理論是什麼，下文帶你科普。

狹義相對論：人類無法回到過去

時空旅行是可能的嗎？我們先從愛因斯坦的相對論來看。

相對論分為狹義相對論和廣義相對論，在狹義相對論中，一個坐標系的移動速度愈快，它的時間就愈緩慢；也就是說，若我們搭上速度極快的火箭，火箭外的時間就會變快，我們就相當於前往未來。目前狹義相對論已獲得實驗證實，但依據該理論，時間是單向的，人類無法回到過去。

封閉類時空曲線：會產生祖父悖論

至於廣義相對論，則加入重力造成時空扭曲的概念。在黑洞中心，強大的引力讓時空嚴重扭曲與破裂，連接黑洞與白洞，產生蟲洞，人類可以藉此穿越時空，回到過去。

當中，有個封閉類時空曲線（closed timelike curve，CTC）理論。該理論表示，一條 CTC 是一物質粒子於時空中的一種時間線，是封閉的，也就是會返回起點。根據該理論，改變過去就會改變未來的歷史，產生邏輯問題。

最經典的就是「祖父悖論」。若我們回到過去，把祖父殺了，我們就不會出生；但若我們沒出生，就不會把祖父殺了，因此產生矛盾的結果。

那麼，復仇者聯盟是用什麼理論回到過去的？

解決祖父悖論：加入量子力學的概念

在影片中，蟻人告訴浩克，說回到過去後絕對不可以和過去的自己接觸，也不可以殺死任何人，以免改變歷史，造成所謂的「祖父悖論」；浩克卻回答，「我們回到的過去屬於另一個時間線，是平行宇宙，不會對目前的時空產生影響」。

鋼鐵人也在劇中提到了戴維．多伊奇（David Deutsch），他的理論《近封閉類時線量子力學》（Quantum mechanics near closed timelike lines）是影響劇情的關鍵。根據原本的封閉類時空曲線理論，改變歷史會產生祖父悖論，但戴維．多伊奇加入了量子力學的概念。量子物理有「機率疊加」的概念，可將粒子一種機率波，若我們回到過去殺掉祖父，那是「機率」，所以祖父沒死，我們也沒死，因果律沒有被打破，解決了祖父悖論的問題。

此外，還有替代宇宙（alternative reality）的概念，也就是說，當我們回到過去並做了某些改變，就會產生時間線的分支，創造全新的宇宙，不會影響現有的時空。英雄們回到過去借用寶石，拯救完地球之後，再次回到過去，將寶石還回原本的時空，也是為了避免創造新的平行宇宙。

現實：回到過去技術上不可行，理論也尚未證實

相對論和量子力學是很複雜的概念，當中也有不少尚未獲得證實的理論，例如蟲洞、平行時空。所以現實上，回到過去不只是技術不可行，連理論都未獲得證實。

然而，了解這些科學理論，可以在看《復仇者聯盟 4》的時候獲得更深的樂趣，當別人只是在享受聲光的時候，你還可以說出「根據封閉類時空曲線，鋼鐵人……」之類的科學體悟。

參考資料來源：
1.《DeepTech 深科技》：〈《复联 4》中这位科学家的理论是时间穿越关键！钢铁侠差点因此拒绝出手 | 剧透预警 〉
2.《泛科學》：〈《復仇者聯盟 4》告訴你：懂物理學可以拯救世界？〉
3.《香港 01》：〈【內含劇透】《復仇者 4》時間旅行、量子力學　原理解釋你知 〉
（本文提供合作夥伴轉載。首圖來源：Flickr CC Licensed）

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