💆🏼 🐕 🦊 外星飞船如何工作？ 😆 🕋 🥨

电影的科学顾问史蒂芬·沃尔夫拉姆（Stephen Wolfram）讲述了电影“到来”（没有剧透）的故事

联系好莱坞

“一个有趣的情况，”我们的公关团队（在Wolfram）说。我们已经习惯于接受电影公司的要求以电影形式展示我们的图形或海报或书籍。但是这次却有所不同：我们被问到是否可以为一个即将开始拍摄的好莱坞大型科幻电影项目快速创建逼真的东西？

在我们公司，异常的任务通常会在我的收件箱中结束。碰巧的是，由于放松和专业兴趣的结合，在过去的几十年中，我几乎看到了所有主流NF电影。但是基于作品名称“你的生活的故事”，我什至无法理解这是否将是一部NF电影以及它的意义。

然后，当我得知影片是关于与外星人的第一次接触时，我说：“我当然会读剧本。” 而且，是的，脚本很有趣。精致但有趣。对我来说，这部电影是否更像是关于NF还是关于爱情，我还不太清楚。但是，其中确实有有趣的科学参考文献-尽管它们混杂着毫无意义的胡说八道，偶尔也有科学错误。

观看NF电影时，我常常会感到恼火，并想：“有人在电影上花费了1亿美元，犯了如此可怕的科学错误，如果他问对的人，就很容易解决。” 因此，我决定尽管我很忙，但我需要参加现在称为“到达”的活动，并尽可能为科学方法做出贡献。

我认为好莱坞电影没有适当的科学方法有多个原因。首先，电影制片人没有感受到他们绘画的科学背景。在家庭一级，他们可以找出问题所在-但就科学方法而言，他们的知识还不够。有时他们打电话给当地的大学并寻求帮助，但常常将他们送到非常专业的院士，他们的全部帮助就是告诉他们整个故事是错误的。当然，遵循科学常不会极大地影响电影的成功。但是在我看来，这样的后续行动可以帮助将一部好电影变成一部出色的电影。

我们公司有与好莱坞合作的经验，例如，我们编写了电视连续剧Numb3rs六个季节的所有数学运算。就我个人而言，我以前从未参与过电影，但是我的许多朋友都在电影中工作。杰克·霍纳（Jack Horner）在侏罗纪公园（Jurassic Park）工作，结果他支持几乎所有古生物学理论，包括那些被证明是错误的理论。基普·索恩（Kip Thorne）（最近以探测重力波而著称）是星际穿越的主要力量。他使用Mathematica 制作了黑洞的原始效果。在他之前的是前电影《太空漫游2001》的顾问马文·明斯基（Marvin Minsky）和埃德·弗雷德金（Ed Fredkin），后者在《战争游戏： “还有Manjul Bhargava ，他已经孵化了电影“ 认识无限的人 ”的想法了十年，并且在拍摄过程中遵循了数学原理。

所有这些人都在很早的时候就参与了电影的拍摄。但是我决定如果我在拍摄的一开始就加入了电影，我将有一个优势-我会知道这部电影可能会做什么。同时，我的角色是可以理解的-我只需要使电影中的科学平等即可。我什至不必思考难以改变的东西中的情节严重。

呼吸1998年的故事是Ted Chiang]。但是历史的概念很复杂，源于数学物理学中的一个相当技术性的想法-我不是唯一对这部电影的制作方式感到惊讶的人。但是在我眼前，是一个120页的脚本，其中包含原始故事中的一些科学知识，并添加了许多其他内容。然后我开始工作，发表评论，提供建议，提出更正建议等。

几周后

我的儿子克里斯托弗（Christopher）和我到达了在蒙特利尔拍摄的电影。在隔壁的大亭子中，正在拍摄X战警系列的下一部电影。在“到达”时，展馆更为宽敞。我们是在这个团体正在用直升机拍摄场景的时候到达那里的。我们没有看到演员，但是我们与几个制片人和其他人一起在监视器上观看正在发生的事情。

我听到的第一件事是“我准备了（针对外星人的）问题列表，从几个二进制序列开始……”。我想：“哇，这就是我的建议！太酷了！但是随之而来的是新事物。以及文字的改变。以及更多重复项。是的，对话听起来已经更好了。但是含义不一样。而且我知道这会比我想的要难。很多妥协。很多困难。幸运的是，最终这部电影是一次很好的对话，而且是正确的含义。

片刻后，宣布拍摄中断。我们正在和艾米·亚当斯（Amy Adams）聊天，扮演一名与外星人交流的语言学家。有一段时间，她去了当地的语言学教授，并热情地谈论了使用语言对思维的定义有多强-这个话题作为计算机语言开发人员，我一直很感兴趣。但是制片人希望我与物理学家杰里米·雷纳（Jeremy Renner）交谈。他感到不自在，我们和他一起去了专为拍摄而设计的“科学帐篷”，并考虑了良好的视觉细节。

编写代码

该脚本为创建有趣的场景提供了许多可能性。但是，尽管事实上我会对创建它们感兴趣，但我没有时间这样做。幸运的是，我的儿子克里斯托弗（Christopher），一个快速而富有创造力的程序员，对此产生了兴趣。起初，我们曾考虑让他去现场工作，但由于他还很小，所以他开始远程工作。

他的策略很简单：“如果我们真的做到了，我们将进行什么分析和计算？”我们有一个外星人着陆点清单-选择它们的方式是什么？我们有太空船的几何形状-这是什么意思？我们有一个由外星人“写”的文字-这是什么意思？

电影摄制者像现实生活中一样，向克里斯托弗提供了原始数据，然后他试图对其进行分析。然后，他将每个问题变成了Wolfram语言的不同版本的代码和可视化。

Christopher知道，电影中的程序代码通常是没有意义的（最重要的是，不管背景如何，电影制片人都喜欢Linux中的nmap.c来源）。但是他想制作有意义的代码来真正分析电影中发生的事情。

电影的最终版本包括克里斯托弗（Christopher）创建的代码，其某些派生词和单独添加的文字的混合体。有时您可以看到代码。例如，有一个有趣的镜头，分析了外星人的写作，您可以在Wolfram语言笔记本中看到相当优雅的Wolfram语言代码。并且指定的代码完全可以执行笔记本中指示的内容。这是带有真实计算的真实代码。

星际旅行理论

当我第一次看到脚本时，我很快意识到，为了获得连贯的建议，我需要针对所发生的事情发展出连贯的科学理论。不幸的是，时间很少-最后，我基本上只有一个晚上，以便发明一种可行的星际旅行方式。这是我那天晚上为电影制片人写的一条评论的开头（我不完整介绍它，以免损坏剧透）：

电影中所有这些物理细节都没有直接涉及。但是为了给脚本提供连贯的建议，仔细考虑所有脚本是很有用的。他们还引发了不同的对话，听起来很科幻。最终版本中未包含（可能更好）的一些短语。 “整艘船像一个巨大的量子粒子一样在太空中运动。” “外星人必须在普朗克规模上操纵整个时空网络”。 “时空湍流是在船盖周围形成的。” “仿佛飞船的外罩是由无限多种类型的原子组成的，而不仅仅是我们已知的115个原子”（这个词应指彩虹形式从飞船的外罩反射的激光束）。对于像我这样的“真正的科学家”，提出来非常有趣。我感到一定的释放。尤其是由于这些NF对话之一可能导致我们进行长期而认真的身体讨论。

电影院需要某种确定的星际旅行理论。谁知道呢，也许在遥远的将来它会变成事实。但是到目前为止，我们还不知道这一点。通常，可能会出现一些现有物理学的“骇客”这将使我们立即使这种旅行成为可能。例如，在1982年，我研究了一种理论，该理论使我们能够不断从真空中提取“零点能量”。多年来，尽管我本人并不真正相信这种简单的机制，但它已成为星际旅行中引用最多的能源之一。

也许有一种更平淡的方式将小型太空船至少发送到离恒星最近的位置，并借助激光压力使其运动。或者，您甚至可以按照爱因斯坦的重力理论来驯服黑洞，创建时空弯曲。重要的是要理解，即使我们了解物理学的基本理论，对于我们而言，可能尚无法立即得知，是否有可能确保宇宙运动快于光速。有什么方法可以建立量子场，黑洞以及其他任何东西？计算不可约性声称，这种系统的复杂性没有上限。结果，有可能使用宇宙寿命期间所有可用的计算能力，而不是发明必要的结构，也不肯定地知道原则上是否可能。

物理学家-他们是什么？

快到了，我们迟早会见杰里米·雷纳。他坐在拖车的台阶上，抽烟，看上去酷似许多冒险电影中的英勇英雄。我正在考虑如何最好地描述物理学家的面貌。我得出的结论是，您只需要开始谈论物理学。因此，我开始解释与电影有关的理论。我们谈论的是空间，时间，量子力学，比光速快的传播等等。我还添加了一些理查德·费曼（Richard Feynman）听到的有关物理学家在“ 曼哈顿”项目中的工作的故事。讨论的结果很热烈，我想知道我的举止和特征是否类似于物理学家的典型举止。不禁想起奥利弗·萨克斯（Oliver Sachs）他告诉我，经过短暂的交谈后，罗宾·威廉姆斯（Robin Williams）观看电影《觉醒》时对他采取了何种方式感到非常恐惧，我想知道杰里米（Jeremy）在这几个小时中能从我身上得到什么。

杰里米（Jeremy）试图了解科学与电影情节之间的关系，以及外星人和人们的感受。我正在尝试谈论理解科学中事物本质的方式。然后，我知道最好通过演示Wolfram语言的实时代码来进行展示。事实证明，在电影中，杰里米本人需要使用Wolfram语言（例如-我很高兴地对生活中的许多物理学家这么说）。

克里斯托弗（Christopher）展示了他为这部电影编写的代码，以及如何动力学工作的控制元素。然后我们讨论代码是如何发明的。我们进行某种测试。然后，我们现场编写代码。这是我们的第一个示例-基于pi的数量，我们已针对SETI项目进行了讨论

对外星人怎么说

电影的一部分是关于星际飞行。但是，当外星人已经到达时，与外星人交流的话题就更加广泛了。关于外星人的想法我想了很多。但是，在大多数情况下，并不是像电影中所展示的那样，而是在更复杂的情况下，当我们没有外星人或宇宙飞船时，只有某些数据流，例如无线电广播，甚至很难理解它是否可以被视为证明智力。回想一下，即使是天气等现象的行为，似乎也常常复杂到足以给人以意识存在的印象。

但是在“到来”中，陌生人已经在这里。以及如何开始与他们沟通？我们需要通用的东西，而与人类语言或历史的细节无关。好吧，如果遇到陌生人，您可以将手指指向物理对象。当然，这表明陌生人具有单个对象的概念，而不是某个连续体，但是您可以将其放在上面，因为他们已经设法创建了宇宙飞船。但是，如果您需要更加抽象呢？

您可以随时转向数学。但这真的很普遍吗？造船商需要了解素数，积分，傅立叶级数吗？当然，在人类技术的发展中，这些都是必需的。但是还有其他可能更好的技术发展路径吗？我也这么认为

从我的角度来看，与宇宙如何工作有关的最一般的抽象是我们通过查看可能程序的计算宇宙而获得的。还有数学。其他抽象规则集种类繁多。不久前我意识到其中许多都是有意义的-而且非常适合- 创造技术。

因此，从可能的程序的计算领域来看，可以选择什么作为合理的通用事物来与外星人进行抽象讨论？

由于我们可以指向单个对象，因此我们可以开始讨论数字，首先是一元，然后是二进制。这是我为这部电影录制的唱片的开始。单词和代码是给人的，但给陌生人的-只是带有图形的卡片。

数字和算术之后会发生什么？有趣的是，即使我们已经讨论过，也不能反映人类数学的历史。尽管二进制数具有基本的本质（甚至出现在诸如I Ching之类的旧资料中），但在出现了更为复杂的数学思想之后，它们近来已广受欢迎。

因此，我们不需要遵循数学或科学的历史，甚至不需要遵循它们的教学顺序。我们需要找到无需使用单词即可直接理解的东西。例如，我们将研究在考古现场从地球提取的人工制品。

事实证明，我研究了数十年的一类计算机系统，在我看来非常适合这种角色- 细胞自动机。它们基于可以直观解释的简单规则。它们通过重复应用规则来工作，并且常常导致出现复杂的结构-众所周知，这可以成为各种有趣技术的基础。

看着细胞自动机，您可以开始构想整个世界，或者说“一种新的科学 ”，这就是我所说的有关这些事情的书。但是，如果我们需要传达有关科学和数学的更多传统观念该怎么办？我们该怎么办？

也许从二维几何形状开始。高斯（Gauss）于1820年提议在西伯利亚森林中绘图[ 更确切地说，是以一种特殊的方式在苔原上植树 -大约[transl。]表示勾股定理的图，以便外星人可以看到它。

但是很容易遇到麻烦。您可以显示柏拉图固体。 3D打印机的打印输出是合适的。但是带有透视图的二维图形取决于视觉系统的布置方式。网络更加复杂-我们如何知道这些连接点的线代表抽象连接？

也许我们可以证明逻辑定理。但是如何呈现它们呢？您需要一个象征性的表示形式-在树木的帮助下以文本形式或其他方式。从计算示例中，我们知道逻辑不是表示一般概念的理想起点。但是在1950年代这是未知的，有一本迷人的书试图在逻辑的基础上建立一种与外星人交流的语言。

带有数字的概念呢？在电影《联络人“素数已成为关键。尽管它们在数学史上很重要，但在现代技术中并不是特别需要，并且在使用它们（加密保护）的情况下，它们的出现似乎是随机的。

在无线电信号中，素数可以作为情报的良好证据。但是，当然，他们可以通过程序生成-和相当简单，包括相同的元胞自动机素数的序列并不意味着它已经创造了智能文明，他们可能是一些“E ..自然“节目。

视觉质数很容易证明。但随着他们进一步工作要求不是那么容易直接显示概念。

容易陷入对人类显而易见的事物的陷阱。我最喜欢的例子之一是先锋10号，这是一种人造物体，它在太空中发展得最远（今天已接近180亿公里，占到半人马座Alpha距离的0.05％）。上面有一块板，显示了21厘米的氢光谱线。如今，最明显的表示方法可能是一条21厘米长的线，但在1972年，卡尔·萨根（Karl Sagan）等人决定做些“更科学的事情”，并绘制了一条导致光谱线的量子力学过程的示意图。问题在于该图基于人类的惯例-例如，使用箭头表示量子自旋-与所描述的概念无关，并且对于人类科学的发展非常特定。

让我们回到到达。要问诸如“地球的目标是什么？”之类的问题，需要比二进制序列或元胞自动机进一步发展。这是一个非常有趣的问题，它以一种奇怪的方式类似于当今与AI交流并确定其应具有的目标和任务这一非常重要的任务。

从某种意义上说，人工智能现在有点像外星人的智能。到目前为止，我们仅了解人类的智能。其应用程序的每个示例都包含人类状况和人类历史的详细信息。但是不共享这些细节的知识分子是什么样的呢？

我正在做的科学结论之一是，智能与计算结果之间没有特别明确的界线。相同的细胞自动机或天气所做的事情与大脑的复杂程度不相上下。从某种意义上说，他们也在“思考”。但是不喜欢人。他们没有我们的背景和细节。

但是，要就诸如目标和目的等话题进行交流，我们需要找到共同点。就AI而言，我正在研究自己所说的“ 符号通信语言 ”，以表达对人很重要的概念并将其传递给AI的方法。对此有直接的实际应用，例如智能合约。但是，有一些长期目标，例如为AI行为创建类似的构成。

与陌生人交流时，我们需要开发一种通用的通用语言，使我们能够表达对我们很重要的概念。这不容易。自然语言基于人类环境和历史的细节。我的象征性交流语言是在尝试传达对人重要的信息，而不是对陌生人重要的信息。

在“到达”中，已经知道陌生人与我们有一些共同点。从《太空漫游》 2001年的整体来看，根据形式判断，我们确定外星飞船是人工制品。它们看起来不像奇怪的陨石。它们看起来像是故意制造的。

但是用什么呢？意图不能抽象定义。这只能根据历史和文化平台来确定。要向陌生人询问他们的目标和目的，我们首先需要了解我们所处的文化和历史平台。

有时候我会思考我们可以开发出如此多的AI的日子，以至于我们可以问他一个关于他们目标的问题。在我看来，失望在等待着我们。我认为，既然没有目标的有意义的抽象定义。AI不会告诉我们任何意外情况。他对目的的定义将反映他的历史和背景。除此之外，作为AI的创造者，我们拥有严格的控制权。

但是，对于外星人，事实并非如此。但是电影也差不多。

摄制

我一生都参与了大型项目。我一直对不同的大型项目的组织方式很感兴趣。我是那些看完电影学分的人之一。因此，对于我来说，看近距离制作电影的项目很有趣。

从规模上讲，拍摄如Arrival之类的电影是一个与发行Wolfram Language的完整版本相当的项目。有异同。

这两个项目都有想法和创造力。两者都涉及许多不同技能的共享。两者必须放在一起才能产生粘性产品。

从某种意义上说，电影制片人比程序员容易。他们只需要做一件事，您就可以看到。就软件而言，尤其是随着语言的发展，我们需要做一些事情，不同的人可以以无数种不同的方式使用它们，包括我们未提供的方法。当然，您始终可以制作新版本的软件，并逐步对其进行改进。电影只能拍一次。

在人员管理问题上，使用软件要比“到达”这样的电影容易。管理良好的软件开发具有恒定的节奏，人们长期以来具有恒定的工作和恒定的团队。通常，很多人会被吸引去拍摄电影，其中很多人可能在很短的时间内就没有见过面。令人惊讶的是，这通常有效。我认为，多年来，电影业中的许多任务已经标准化，因此一个人可以工作一两个星期，然后将其成功转移到另一个工作。

我领导了几个完整版本的软件。有人会认为，现在任何此类问题都将是一个简单而平静的过程。但是他从来没有。也许是因为我们一直在尝试做新的和创新的事情。或者因为这是项目的本质。但是我发现，为了使该项目达到高质量，我总是需要非常努力。至少对于我们公司来说，非常有才华的人总是在项目上工作。但是总有一些意想不到的任务需要大量的精力，精力和精力。

有时在我看来，我们的过程有点像拍摄电影。在Mathematica的早期，我们甚至有字幕看起来像电影字幕。我经常想出一些自己贡献他人的类别（“领先的模块开发人员”，“表达式格式”，“领先的字体开发人员”等等）。但是十年后，由于补丁太多，这变得太难理解了，功劳消失了。而且，一段时间以来，我还是像电影制片人一样，为了纪念工作的结束而组织聚会。但是总是存在一些关键的问题或改进，并且关键的开发人员无法参加聚会，因为他们已对它们进行了纠正。

软件开发（或至少是语言开发）与电影拍摄在结构上有相似之处。一切都以脚本开始-最终产品的一般规格。然后我们尝试创建它。不可避免地，最后，看看结果，我们知道我们将不得不更改规范。在诸如“到来”之类的电影中，这种情况发生在最后阶段（后期制作）。在软件开发中，这是另一个开发步骤。

对于我来说，观察脚本和提案如何贯穿“到达”的生命周期非常有趣。它使我想起了如何进行软件开发：一切都在逐步简化。我正在就修复对话发表详细评论。“你不应该避免避免推算；你的角色在分析上太过调整了。” “你不应该说一艘太空船已经过了一百万光年。它将在银河系之外。说出更好的一万亿英里。” 正在进行更改。但是，随后一切都得到了简化，并且以一种简约的方式传达了主要思想。我没有看到所有步骤，但是结果强烈地使我想起了软件的开发-减少了所有困难，并使一切变得最清晰，最简单。

你能填补董事会吗？

我对《到达》的贡献主要是在2015初夏拍摄电影期间。大约一年之后，我听说这部电影已经进入最后阶段。但是突然在5月，我收到了一封电子邮件：我可以快速填写一部看似合理的电影物理板吗？

电影中有一个场景，艾米·亚当斯（Amy Adams）站在董事会面前，事实证明，上面写的与高中物理有关，而不是与物理学家杰里米·雷纳（Jeremy Renner）的水平有关。

我很惊讶，因为我意识到我不必在白板笔上特别辛苦地工作。在过去30年的所有工作和演示中，我都使用计算机，在此之前，使用了黑板和电影放映机。但老实说，我在办公室里安装了一个白板并开始在白板上写字（而且我很少手工写字），我认为，这应该是一位优秀的物理学家写的，试图理解星际旅行的突然发生。

这是我想出的。通过留出空白空间，可以更轻松地集成在面板前移动的Amy Adams。对于电影的最终版本，董事会再次被重写，因此在电影中它与下图有所不同。

我想像自己会取代杰里米·雷纳（Jeremy Renner）或他的同事们的性格，他们写下有关飞船和相应公式的想法。一段时间后，我从物理事实和假设中得到了一个好故事。

她在那儿。

1.也许这艘船的形状如此奇怪，因为它在运动中会旋转并产生引力波。
2.也许已对其进行了优化，以最大程度地增强某种重力辐射的强度。
3. 爱因斯坦公式，用于改变分布的质量所发出的重力辐射力。 Q _ij是根据指示积分计算得出的四极矩分布。
4.高阶元素，取决于高阶多极矩，该高阶元素是通过球谐函数加权的船舶ρ（Ω）的质量密度的指示积分来计算的。
5.引力波将导致以4维张量_hμν表示的时空结构发生变化_。6
.也许船受这些引力波的影响以某种方式“漂浮”在时空上。
7.可能会在船体周围产生引力湍流，其动力相关性类似于在液体中移动的物体周围产生的引力相关性（或船舶“沸腾”时空围绕自身）。
8. 纸烟进化方程自旋张量在GTR，作为τ时间的函数。
9. 测地线运动方程，它描述了物体在弯曲时空中的运动。 Γ是由时空结构确定的Christoffel符号。是的，可以使用Wolfram语言中的NDSolve求解这些方程式。
10. 爱因斯坦方程，用于由运动质量产生的引力场（该场确定质量的运动，运动本身会影响该场）。
11.另一个想法是航天器的负质量，或者至少是负压力。光子气体压力为1/3ρ；暗能量的最常见版本的压力为-ρ。
12.在理想流体的相对论计算中可以找到能量矩张量方程，该方程确定了质量，压力和速度的组合。
13.也许一艘船是具有不同时空结构的泡沫。箭头指向船上较早绘制的船形。
14.根据基于其空间度量张量的计算，克里斯托夫尔符号（“切向分层空间上的耦合系数”）对船的形状有影响吗？
15.引力波可以描述为相对于SRT所作用的Minkowski空间的平坦背景的时空度量的摄动。
16.重力波传播方程，考虑了前几个非线性影响，由于这些非线性影响，波会影响自身。
17.相对论的玻尔兹曼方程，描述了玻色-爱因斯坦气体中诸如引子的粒子的运动和碰撞。
18.一个抽象的想法：可以用引力子而不是光子创建一个“激光”，而这艘船就是按照这个原理工作的。
19.激光是一种量子现象。这是引力子在空腔中相互作用的费曼图（光子彼此之间没有这种直接的非线性相互作用）。
20.如何制作引力子镜？也许这是一种具有特殊的微观结构的超材料，甚至可以达到普朗克尺度。
21.在激光器中，使用了由无限数量的光子叠加而来的相干态，这些相干态是由应用于量子场理论真空的无限嵌入的天生算子形成的。
22.为此有一个费曼图：这是一个束缚引力子的Bethe – Salpeter自洽方程，可以与引力子激光器连接。
23.引力子在量子引力的扰动近似中的主要非线性相互作用。
24. 爱因斯坦-吉尔伯特行动的可能限定词来自GR的量子效应。

我了解这些解释本身似乎是一种外来语言！但是与“成熟物理学”的语言相比，它们足够谦虚。让我从董事会解释一个更简单的物理故事。

它从船的明显特性开始：它具有不寻常的不对称形状。他看起来像凯尔特人的石头它可以开始向一个方向旋转，然后改变方向。我想：也许船在旋转。任何巨大的非球形旋转物体都会产生重力波。通常它们太弱以至于无法检测到，但是如果物体足够大或旋转速度足够大，则波浪也可能很强。确实，去年，经过30年的搜寻，发现了两个绕着彼此旋转并结合在一起的黑洞产生的引力波，结果发现它们是在所观察到的宇宙的三分之一处发现的。加速质量产生重力波的方式与加速电荷产生电磁波的方式相同。

想象一下，一艘船迅速旋转，从而产生了许多引力波。但是，如果我们可以通过船舶自身的移动将这些波浪锁定在狭窄的空间中呢？这样我们就会受到干扰。但是，如果它们像激光一样被相干放大，该怎么办？然后它们将变得更强壮，并开始影响船的运动-可能推动它穿越时空。

但是，为什么波浪会放大？在使用光子（光粒子）的传统激光器中，有必要通过将能量泵入材料来不断产生新的光子。光子是玻色-爱因斯坦粒子（玻色子），因此它们趋于“表现相同”-因此，激光是相干波。电子是费米子，这意味着它们试图不做同样的事情，这导致了禁止原理对物质的稳定性至关重要。

可以想象光波是由光子组成的。引力波可以由引力子组成（尽管我们还没有一个完整的理论）。简单地说，光子不会与自身相互作用，因为光子会与带有电荷的电子等粒子发生反应，而光子却不带电荷。引力子彼此相互作用-由于它们与所有具有能量的事物相互作用，而它们本身也具有能量。

这种非线性相互作用会导致异常的影响。例如，量子色动力学中的胶子以这种方式非线性相互作用，使它们保持封闭在质子等粒子内部，就像“胶合”在一起。引力子的非线性相互作用将导致什么还不清楚。也许是一种自我维持的“重力激光”。

上面的公式描述了引力波的产生和作用。较低的与引力子及其相互作用有关。较高的与GR有关。下层是引力子及其相互作用的经典和量子方法的混合。图是费曼图，示意性地显示了引力子在时空中的传播。

我不知道引力子激光器是否确实可行，以及它如何工作。但是，在普通的光子激光器中，光子实际上会跳到一定腔体内，腔的壁像镜子一样工作。不幸的是，我们不知道如何制作引力子的镜子-就像我们不知道如何使自己远离引力场一样（如果暗物质确实存在，那么它将是一个盾牌）。在板上，我指出了制造10 ^{-34米普朗克}规模的超材料的可能性（量子效应在重力中变得很重要），可以用作引力子的镜像。另一种可能性是基于无腔的自由电子激光器原理的引力子激光器的操作。

记住，我想在黑板上写下一位优秀的物理学家，从州实验室出来时，面对电影中的情况可能会想些什么。与我个人为星际旅行所想出的相比，这些东西更“普遍被接受”。但这是因为我的理论依赖于我对基础物理学工作的其他看法，这些思想尚未在物理学界普遍接受。

星际旅行的正确理论是什么？我不知道如果我为这部电影发明的主要理论或者董事会的理论是真的，我会感到非常惊讶。但是谁知道呢？当然，如果外星人乘坐飞船飞向我们，向我们展示星际飞行是可能的，那将非常有帮助。

您的目标是什么？

如果外星人出现在地球上，那么显而易见的问题之一就是：你为什么在这里？你的目标是什么？这部电影中的人物谈论了很多。当我和克里斯托弗在现场时，我们被要求列出一个可能的答案列表，这些答案可以放在板上或平板电脑上。我们想到的是：

•殖民化。
•采矿。
•贸易。
•慈善事业。
•传福音。
•旅游业。
•征服和扩张。
•动物学，人种学，地质学。
•扩展星际消息网络。
•映射宇宙。
•好奇心。
•培训。
•技术测试。
•搜索庇护。
•事故。
•礼节传统。
•人们难以理解的东西。
•就像那样。

我已经指出，目的原则本身与文化和其他背景密切相关。有趣的是，在不同的历史时刻编制此类清单时，人们会在其中放置不同的观点。有趣的是，人工智能和人类未来可以追求什么目标。我可能太悲观了，但在我看来，对于未来的人，人工智能和外星人来说，这个问题的答案将在于可能性的计算宇宙中，而今天我们对此还没有言语和概念。

现在是电影了，

电影院相当不错，早期的评论令人鼓舞。看到其中的东西（和克里斯托弗的代码）非常有趣：

Are we studying them, or are they studying us? #Arrival opens on Friday! Get tickets and showtimes: https://t.co/gTowHgbXdv #WhyAreTheyHere pic.twitter.com/m4j2vkC1U4
— Regal Cinemas (@RegalMovies) November 8, 2016

受到鼓舞，参与其创作很有趣。我开始更好地理解我所观看的所有电影的创作内容，以及将科学与精彩小说相结合的价值所在。我还开始问一些我从未接触过的科学问题，这些问题与我感兴趣的所有事物有关。

我不禁想一想，如果外星人实际到达地球会发生什么。我想认为，通过参与“到来”的创建，我对此有所准备。当然，如果他们的船像凯尔特人的巨石，那么我们已经有了很好的Wolfram语言代码。

外星飞船如何工作？