物理學家帶你看懂科幻電影世界觀：回到未來、星際大戰、天能……探索時間與宇宙的奧祕！

《星際效應》裡的黑洞和實物一模一樣？！
時隔30年發現和《星際大戰》的塔圖因星
相似、擁有兩顆太陽的行星！

從科幻世界中得到的神奇體驗，
光是斷定不可能就太沒意思了──

從科學角度深入，經典作品巡禮！
時間旅行的可能性與極限──《回到未來》系列
回到過去的探員擁有自由意志嗎──《時空線索》
名為「逆轉」的新型時間旅行──《TENET天能》
星際飛行需要的應用程式──《星際大戰》系列
……等

從宇宙物理學專家的視角，
探索科幻作品的可能性和界限！
時間旅行對人體完全沒有影響嗎？
逆轉時間是怎麼回事？
要跟外星人交流別忘了戴上呼吸面罩
如果在太空中玩指尖陀螺……
重遊科幻作品的世界，抽絲剝繭找到箇中奧妙！

虛構作品引領著未來的科學？！
本書以科幻作品為題材，根據現代的物理學，
盡可能簡單說明電影本身或當中描寫的現象的科學背景。
曾以為只會存在於夢想中的瞬間移動、星際飛行、時空旅行……
也許有一天，時代的進展突破了科幻世界的高牆，來到現實世界？

特別收錄>>「影劇好有梗」編輯群推薦序

［各界想像力全開驚豔推薦！］
冬陽／央廣「名偵探科普男」節目主持人
半瓶醋／電影製片．影評人
林厚進／賽先生科學工廠創辦人
影劇好有梗 FILMemes／影評團隊
鄭永銘／跟著鄭大師玩科學版主
（依名稱筆畫順序排列）

「理解存在於創作者想像之中的理論真相，換個角度思考創作背後的初心。」
──「影劇好有梗」編輯群推薦序

「科幻電影讓我們『眼見為憑』，但裡頭有多少純然的人為想像、有多少讓人眼睛一亮的學問道理？
這本輕鬆易讀的《物理學家帶你剖析科幻作品》得以滿足大眾的好奇，真的，科學一點都不難喔！」
──央廣「名偵探科普男」節目主持人．冬陽

高水裕一（Yuichi Takamizu）
1980年出生於東京。早稻田大學理工學院物理系畢業，已修完早稻田大學研究所博士課程，取得理學博士學位。曾任東京大學理學研究所大霹靂宇宙研究中心特任研究員、京都大學基礎物理學研究中心學振特別研究員（PD），2013年進入英國劍橋大學應用數學與理論物理系的理論宇宙學中心，師事研究主任史蒂芬．霍金博士學習。目前是筑波大學運算科學研究中心研究員。專業領域為宇宙學。近幾年也從事運用機器學習的醫學物理學研究。日文著作有《時間能倒流嗎？》、《遇見外星人前必讀的一本書》（以上由講談社Bluebacks出版）、《讓人後悔知道的宇宙真相》（主婦之友社）。

【推薦序】

願「想像力」永遠與你同在
－—「影劇好有梗」粉專編輯群

你可能想像過這樣的畫面：在《星際大戰》驚心動魄的絕地反擊戰中，駕駛著「X翼戰鬥機」和路克天行者一同對抗黑武士的帝國軍；在《阿凡達》的潘朵拉星球，和納美人一起交流地球與外星的文明；又或者搭乘《回到未來》布朗博士的跑車，回到過去阻止天殺的疫情，還是看看未來哪一年會終結單身？
電影總是能創造一個令人能夠陶醉於其中的虛實世界，創作者動用那充滿創意腦袋的所建構出的故事與影像，讓人一次又一次地感到癡迷，投入幻想之中，而科幻電影，尤屬能大幅凸顯創意之可貴的一種創作類型。
從《回到未來》到「漫威電影宇宙」、從《2001：太空漫遊》到《異星入境》，每個世代都有屬於它們獨特新穎的奇想，我們也都曾用感性的一面體會故事中的核心情感，但這些故事背後所潛藏的科學理論，卻較少被以理性的角度去思考、探討其中難能可貴的知識。
回想十年前國中時期的自己，因為看了《復仇者聯盟》一腳栽進漫威的瘋狂世界，更是進一步地領略了自《星際大戰》時代便開山的太空宇宙觀。但不論是當年地科、理化考試都掛蛋的我，還是任何一個信仰原力的「絕地教徒」，相信鮮少有人認真思考過，眼下這些「看似合理」的科學設定，是否有足夠的科學文獻背書，還是只是為了營造戲劇張力，拋開邏輯將異想天開的能力發揮到了極致？
科幻電影不僅能夠滿足自身對於速度與激昂的渴求，更是能夠勾起那顆探索無限可能的好奇心。而現在，有一位重度科學愛好者，相信「科幻」可以啟發現實科學。翻開這本由學者高水裕一撰寫的科幻作品考察，不下兩段便會讓你想衝進某個不存在的「蟲洞」，讓國中時的自己用功一點！就好比在求學時，你會對一些引用了流行元素的題目感到有趣一樣，這本書反過來讓你浸淫其中，去品味、理解科幻題材的可能性。
比如說，你可曾想過「穿越時空」在現實該如何達成？「打破時間的線性規則」一直是古今中外科幻迷夢寐以求的目標。在每個人的心中都有渴望彌補的遺憾、想重溫的吉光片羽、或是阻止年少時所鑄下的過錯，想藉此填補生命中的缺憾，也因此對於「穿越時空」的欲望愈是強烈！而這種「夢想」最神祕的魅力偏偏在於，它並不是什麼新穎的發想或概念，早在西元前的各種宗教文獻就有紀載。然而詭異的是，這樣的想望至今依然是個不可能的天方夜譚。在這個看似無所不能的21世紀，我們的科學是否有辦法達成一定程度的「穿越時空」呢？
猶記得當初看完《TENET天能》當下的暈眩感，以及二刷、三刷後依然無法透析的諾蘭科學。就算看了很多文章分析電影的時空邏輯，以及「熵」這個元素的意義，但時至今日，我還是沒能完全理解。不過翻開《物理學家帶你看懂科幻電影世界觀》後，作者用清晰且淺顯易懂的文字，將「熵」的本質與其對於片中時空定律的應用，形容得十分生動。此外，這本書也收錄了其他經典科幻作品分析，同時結合作者的專業與獨到見解，使人有豁然開朗的詮釋。

藉由這本書，我們能夠更進一步去理解，這些存在於創作者想像之中的理論真相，換個角度思考創作背後的初心。

身為人，不就是要一直堅持著自己相信的事，直到成真嗎？

前言

本書是一種嘗試，試著從科學角度考察科幻作品――特別是以時間或宇宙為主題的電影與電視影集。科幻（science fiction）是科學幻想的簡稱，因此說它是「虛構的」倒也沒什麼好爭辯的。如果拜託專業的大學教師寫這種主題的書，大概十個人當中有九個人會回絕吧。畢竟很多東西就算認真討論也沒有意義，況且大部分的人都會覺得，從科學角度考察科幻作品這件事本身是很荒謬的。既然接下這個無理難題，我打算先在這裡談談本書要朝向的目標。
就算直截了當地斷言「不可能從科學角度解釋」，也只是給出一個毫無建設性的結論罷了，所以我認為若要從科學角度認真討論，就得採取稍微不一樣的立場。於是，我決定嘗試以個人立場，針對作品的主題分享科學見解，以及若用科學家觀點正向解釋作品會得出什麼結論。談論的內容也有不少偏離作品的部分。當然，我既非電影製作專業人士，也不是電影評論家，純粹只是從科學角度來看科幻作品，想一想當中有什麼與科學相關且能夠談論的東西。
電影這類影視化作品的魅力，以及對一般民眾的影響相當大。就某個意思來說，科幻作品是以科學主題為靈感打造虛構的世界，因此若要談論該主題的科學，這可說是絕佳的教材。各位應該也能夠透過作品，認識前所未知的科學世界才對。我便是懷著想為大家提供一點助力的念頭執筆。不過，如同先前一再強調的，科幻作品的世界與科學世界當然不可能完全對照，因此關於這個部分希望各位能睜一隻眼閉一隻眼。另外，正文偶爾還摻雜了純粹以電影愛好者立場發表的評論，請各位在閱讀時把它當成個人感想。
雖然我本身專攻的是宇宙學，但對於科學這一門學問仍有不少一知半解之處，而且若要從科學角度詳細說明的話篇幅也不夠用。因此，希望各位將這本書，當作從科學角度思考科幻作品主題的第一步。之後若有興趣與耐心，不妨再拿起更詳盡的科普書籍進一步學習。請將本書當成一本接受作品的世界與設定，並在此前提下稍微從科學角度進行考察的書籍。
雖然開場白寫得有點消極，我想在前言的最後，談談電影具備的想像性有何迷人之處。
電影《星際大戰》（Star Wars）中，存在著擁有兩個太陽的行星「塔圖因（Tatooine）」。當今的天文學已知，宇宙裡確實存在這種擁有數個太陽的天體，不過拍攝電影那時當然還不曉得這件事。由此可見，人類的想像力實在豐富，有時還能在現實的科學世界裡發現電影描繪的世界。別因為是電影、是虛構作品就將兩者分開來看待，想像力有時是不容小覷的。電影的世界激發出某個意想不到的科學發想，引領未來的科學――這種猶如做夢一般的情況未必不會發生。
那麼接下來，就請各位跟著我一同閱讀本書，以科學觀點審視想像力的世界。

第1部　關於「時間」

第1章　時間旅行的可能性與極限
《回到未來》系列
在電影中看到的未來╱時間旅行也有種類之分╱理論上可行的時間旅行╱如何通過蟲洞？╱熵增加原理╱未來人的存在所代表的意義╱時間旅行所需的能量╱只帶著一具肉體穿越，還是連同載具一起穿越？╱能夠隨心所欲前往過去的可能性╱有辦法改變過去嗎？╱弒親悖論╱如何感知到過去的改變？╱時間旅行觀察者的後續情況╱如果不斷回到同一個過去，自己會增加嗎？╱實現飛天車所要做的準備

第2章　回到過去的探員擁有自由意志嗎？
《時空線索》
最有真實感的時間旅行╱觀察過去的技術╱不完美的「結局」╱時間旅行對人體完全沒有影響嗎？╱未來產生變化的時機╱時間旅人的自由意志╱道格採取的命定行動╱巧妙地呼應片名╱道格是第幾次回到過去的時間旅人呢？

第3章　名為「逆轉」的新型時間旅行
《TENET天能》
逆轉時間╱搭檔名字的由來╱一般的時間旅行╱逆轉時間是怎麼回事？╱有辦法感知到世界是倒著走的嗎？╱實在令人好奇的設定

第4章　殺人機器是從五維世界穿越而來的嗎？
《魔鬼終結者》系列
機器與人類，何者比較容易傳送？╱得知轉移到哪個年代的實際方法╱時間旅行的密技

第5章　如何感受到時間無限停止的世界？
《超異能英雄》
一切都「停止」的世界之可能性╱雖然能實現類似時間停止的狀態……╱物理學家在意的地方╱霍金博士的時間旅人實驗

第2部　關於「宇宙」

第6章　被拋到太空時最後的移動手段
《地心引力》
如何在太空中生活？╱國際太空站處於無重力狀態嗎？╱地表的0.00000001％╱想得救，就把身上的東西丟掉╱如果在太空中玩指尖陀螺……

第7章　用「任天堂紅白機」達成的登月任務
《登月先鋒》
成為太空人╱用任天堂紅白機前往太空!?╱分離燃料箱的原因╱太空會合的優點╱最大的難關――對接╱從雙子星到阿波羅╱從月球看到的夜空與太陽

第8章　在火星上栽培植物的另一個理由
《絕地救援》
其他行星的曆法╱只靠靜態影像實現順暢的對話╱在火星上確實地保有氧氣╱要選擇移動，還是暖氣？╱如何製造人工重力？╱為拯救被獨留下來的男人所擬定的計畫╱火星的夕陽╱以太陽系其他行星為舞臺的作品

第9章　也寫成了論文的黑洞真實模樣
《星際效應》
星系與星系之間的距離╱有辦法通過蟲洞嗎？╱為何會產生將近七年的時間差？╱與地球的通訊╱那個男人再度被遺留下來╱前往黑洞內部的太空旅行╱從《星際效應》看高維世界

第10章　星際飛行需要的應用程式
《星際大戰》系列
掀起星際大戰的家族╱所謂的統治銀河系╱試著從科學角度探討星際飛行╱人工冬眠技術的必要性╱量子遙傳╱星際飛行不可缺少的應用程式

第11章　如果要跟外星人交流別忘了戴上呼吸面罩
《異星入境》
呼吸面罩是必不可缺的╱如何以肉身跟外星人交流？╱心靈感應需要的東西╱非線性語言？╱合理的外星人來訪目的

第12章　「外星人的視力」與「恆星」的密切關係
《V星入侵》
巧妙的侵略計畫╱想像中的外觀╱外星人眼中的世界╱先進的科學技術與侵略地球計畫的結果╱生命的可能性╱神祕學與大槻老師

結語