硬科幻与软科幻的分界并不明显，硬的如《星际穿越》中也能出现明明一台望远镜就可以解决问题，非要坐飞船飞几个光年去看看的情节。但不可否认的是，能被称作硬科幻的影片中，科学对情节的推动都是非常重要的，如《彗星来的那一夜》，“薛定谔的猫”呈现出了一种心理式的惊奇感，使这部完全没有视觉奇观的影片坚硬非常。再如《人工智能》和《我，机器人》，虽然人形AI还是远未实现的科技，但是它所引起的对生命的思考和对爱的审视，将影片的幻想变为存在现实的未来镜像，成为哲学式的烧脑。而对于普通观众来说，这些作为题眼一样的科学名词仍然是必需的，虽不明，但觉厉。图灵测试 The Turing Test
代表影片:《机械姬》、《我，机器人》、《人工智能》
2014年6月7日，在英国皇家学会举行的图灵测试大会上，聊天程序“尤金·古斯特”首次通过了图灵测试。其规则是：在一系列时长为五分钟的键盘对话中，如果某台计算机被测试者误认为人的比例超过30%，那么它就算通过了图灵测试。但这与核心是“计算机能否在智力行为上表现得和人无法区分”的最初版本图灵测试，已经相去甚远，只能算是“能否在五分钟内骗过30%的人类”的对话测试，且尤金被设定为母语非英语的13岁男孩，两个版本中间至少隔着一千个C-3PO和五百个T-800。
最接近图灵初衷的应该是2015年的《机械姬》。在嘉文的测试中，夏娃问：“有人测试你，并有可能把你关掉吗？”“没有”。她追问：“那为什么我有？”从机械角度来说，只要有足够大的数据库和能及时做出反应的程序，使人工智能进行合情合理的对话和行为并不太难。难的是，夏娃在这里提出的“为什么”——人类的思维模式。道德感、好奇心、兴趣、潜意识等等导致了谈话可能导向任何方向，这是程序模拟最难做到的方面，除了数据库不够大之外，还有最重要的原因：缺乏“想”的动力。用《我，机器人》的开头来说明，不具备人工智能的机器人只会根据生还可能性的大小来确定营救的对象，而不管它面对的是毫无自救能力的小女孩还是尚有力气自保的壮警察，因为它不具备道德判断的标准。同理，不具备人工智能的机器人也不会像《超能查派》里的査派一样，说出“我想活”这句话，他们没有“想”的动力。
如你所知，人工智能的程度是一个阈值。比如《她》中，OS1的操作系统根据谈话来为使用者选择聊天对象，它能识别语句的含义，并且组成句子来询问使用者，但是与“萨曼莎”一比，它立马就显得非常“不像人”了。“萨曼莎”能表现出诸如“我喜欢它的发音”、与西奥多虚拟**、对人类身体的好奇等等真实女性的反应，并且，她懂得爱，从自身欲望出发的想要爱、享受爱。这样一比，《机械姬》中夏娃出逃、杀人的行为看起来反倒像是模拟人类行为的游戏了。但是介于思考本来也是个模棱两可的词，图灵测试的最初版本就规避了真实思考和模拟思考之间的区别，也许技术奇点后，人工智能会超越真实与模拟这两个从人类视角出发的，非黑即白的狭窄定义。
代表影片:《我，机器人》、《2001太空漫游》、《机器管家》、《普罗米修斯》
著名的机器人三定律，是由世界科幻小说三巨头之一的艾萨克·阿西莫夫，在他的“机器人”系列小说中提出，其中包括：一，机器人不得伤害人类，或因不作为使人类受到伤害;二，除非违背**定律，机器人必须服从人类的命令；三，除非违背**及第二定律，机器人必须保护自己。后来他又加上了一条“第零定律”：机器人不得伤害人类整体，或因不作为使人类整体受到伤害。在阿莫西夫小说的设定中，这是针对机器人的法律，被写入机器人软件底层，不可修改，不可忽视。但是这个三定律本身就存在概念的模糊不清，比如人与机器人的区分，如果时代和科技已经发展到要给机器人上保险的话，那么两者的边界其实已经模糊了。而且它不是物理定律，只要对程序动动手脚，三定律就失效了。2004年根据阿莫西夫的系列短篇集改编的电影《我，机器人》中，女科学家苏珊多次强调，机器人不可能伤害人类。但是智能机器人桑尼有可以不遵守机器人三定律的第二套程序，片尾的服务机器人还可以在修改程序下攻击人类，因此可千万别指望三定律能保护人类。
不过，也正是因为机器人三定律具有内在的对抗性和有缺陷的**框架，以各种各样的方式出问题，才使围绕着它的影片如此有趣。《2001太空漫游》里的高级电脑哈尔进化出了自我意识，基于对太空任务崇高的责任感杀了船员，确保人类生物不坏事（鉴于编剧阿瑟·克拉克与阿莫西夫相爱相杀的好基友关系，不能排除调侃的可能性）。《星球大战》系列里完全没有什么定律，礼仪性、服务性、助产型、修理型、清扫型、战斗型、毁灭型，还有能充当飞行顾问的技师机器人R2系列，不过如果能在这么多方面都靠机器人偷懒的话，那么我们大概也会选择承担风险的。《攻壳机动队：无罪》里哈德莉机器人由于故障使三项**代码（影片对机器人三定律的名称）同时失效，酿成了多起机器人杀害主人又**的惨剧，这种型号机器人还同时有性玩具功能，啧啧，简直不敢想。由于人工智能的发展，机器人三定律实在是已经黔驴技穷了，超越人类的人工智能将与人类竞争生存机会，未来很可能就如《黑客帝国》里所展现的，计算机人工智能系统统治世界，人类做电池。
代表影片:《回到未来》、《终结者》、《十二猴子》、《前目的地》
时间悖论最主要的三个系列悖论是：袓父悖论、先知悖论和命定悖论。袓父悖论在理论上讲的是“孙子来杀我”，即如果你孙子在你儿子出生之前就把你杀了，那么孙子就不存在啦，还怎么能回去杀你呢？电影将理论发散了一下，于是就有了《回到未来》中，马丁回到过去撮合父亲与母亲，结果母亲爱上了自己；还有《终结者》里，约翰·康纳派部下雷斯回到过去救自己的母亲，来确保自己能够出生，但部下却成了自己的父亲而且还死了；《时空罪恶》里自己回到过去，扎伤了一个过去的自己，撞伤了从过去回到过去的自己，还好这些细思恐极再思崩溃的事现在只有电影里存在。
先知悖论通俗来讲就是，如果你知道自己明天将死于车祸，第二天就闭门不出所以没死，车祸事件根本没有发生，两件事无法共存，因此你也就无从得知。《时间机器》中，亚历克斯因为未婚妻的死痛苦万分，造出了时间机器想回到过去拯救爱人，但这正是死结所在，如果未婚妻不死就没有时间机器，没有时间机器怎么去救她？于是穿越时空的结果最终变成看着爱人一次次死去。《十二猴子》的科尔在数次返回过去寻找病毒源未成功之后就要私奔不干了，结果最后一次行动让自己中了枪子。发生在先知悖论之前的事件，基本上都是惨剧，因此如果只用线性思维的逻辑来看，先知悖论就是后悔药的克星。在类似前二者的这种设定中，遇到惨剧就只有一种办法——接受，因为时间无法被修改。但同时也意味着，限定的命运轨道是存在的——命定悖论。那么你懂的，一说命运啊什么的，上帝就要出来了。但科幻片中，只能用平行时空来救场。这种情况下的人类看起来就像是开了挂，发生惨剧，比如《蝴蝶效应》里伊万想把女孩从恋童癖父亲的阴影中救出来，那么回到过去，先知悖论奈何不了你，修改完你就进入活着的平行时空了。
幺蛾子倍出的时间旅行题材中，还有一种比较少的情况：蛇头吞蛇尾的完美循环，圆得令圆规都羞愧。《前目的地》中，女孩出现在孤儿院，她长大后变性成男特工，回到过去遇到了变性前的自己——女作家，跟女作家生下了女孩，女孩被偷走送到了过去的孤儿院！所以，这是个完美的圆。
薛定谔的猫 Erwin Schrdinger's Cat
代表影片:《彗星来的那一夜》、《明日边缘》、《源代码》、《无姓之人》
1935年，薛定谔将可怜的猫关在装着少量放射性物质的盒子里，有50%可能性是放射性物质衰变并释放出毒气杀死它，另外还有50%的可能性是放射性物质不衰变不释放毒气它还活着。这个思想实验道出了量子力学的真相：粒子的某些特性无法确定，直到测量外力迫使它们选择。而实验中的测量外力就是打开盒子的动作，在盒子打开之前，猫处于活-死的混沌状态，打开动作结束了混沌，猫就处于活着或死了的确定状态。这个实验用微观物质解释起来是可信的，但放到宏观上就非常匪夷所思，像是唯物主义的实验得出了唯心主义的结果。
2013年的《彗星来的那一夜》用来构建剧本的理论，就属于这个实验的一种解释——量子相干性（coherence），也是影片的英文名《Coherence》。片中同一时间出现在相近地点的两个相同的屋子，就像是两列频率相近时间重合的波。在量子物理学中，其中一个波的改变就会引起另外一个波的改变，成为相干性，不是积极相长就是毁灭相消。因此显而易见只要两个屋子里的人吃饱了洗洗睡，就能安然存活到这种混沌态消失了。但屋子里的人呐，从选择红色蓝色荧光棒开始，恐惧和猜忌就让他们注定要互相屠戮了。
这只令物理学家们抓心挠肺的猫还有一种更离奇的解释，美国量子物理学家休·埃弗雷特在1957年提出的“多世界诠释”。按照他来说，盒子打开的时候猫的波函数没有坍塌，而是分裂了，分裂成两个世界，一个世界里猫活着，另一个世界里猫死了，而且这两个分裂的世界从此再不相干。2011年吉伦哈尔死了好几次的《源代码》就可以用多世界诠释来分析，吉伦哈尔饰演的史蒂文就是盒子里的猫。他通过脑波量子力场（注意，这是电影设定）多次回到未爆炸列车的陌生人肖恩身上，试图找到炸弹客。世界从肖恩在列车上的行为开始，裂变成为进化树上的不同世界，并从分裂的那一点开始就不再互相影响。因此肖恩第四次回到火车上后，打电话给拉特里奇后，屏幕外的拉特里奇无法收到他的电话留言，因为这个拉特里奇并非由肖恩回去的那个宇宙发展而来。因此几次的爆炸也全都是真实发生的，那几个世界里人们正在真实地痛哭。2014年国内火过好一阵的《明日边缘》里的平行世界也是如此，只有一个世界里的人类获胜了，其余世界里的人类都被外星怪兽灭绝了。至于片中的欧米茄与阿尔法到底是高维度生物还是其他什么，鉴于它是轻小说改编，就不要追究这么多了。
代表影片:《星际穿越》、《黑洞表面》、《星际迷航》
作为一个只被推测出却从未被证明过的特殊天体，黑洞跟鬼还有点像：都在说，却都没见过。而且探测这两者都需要特殊设备，前者要性能强劲的飞船，后者要通灵异眼，不过黑洞存在的理论可要真实得多。1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算证明，如果大量物质集中于一点，其周围会产生一个密度无限大、引力场无限大的奇点，这就是黑洞。其实不难理解，将太空想象成一张橡皮膜，弹珠放上去形成的凹陷，就会改变附近物体的运动轨道，恒星与行星、行星与卫星的关系也类似。但是光能穿过恒星行星卫星而不改变轨道，遇到黑洞就不行。
黑洞是时光曲率大到连光都无法逃脱的天体，不发光，观测不到，它静静地呆在宇宙的黑暗空间，像怪兽一样吞噬靠近的物体。因此虽然《星际穿越》里呈现出了将吸积盘影像扭曲成两个像的、最准确的黑洞模型，但是被引力固定在吸积盘上的米勒星球，却不大站得住脚。若靠黑洞如此之近的话，星球本身就会被巨大的引力撕裂，不可能存在。退一步讲，就算存在了，上面也不可能定期有潮汐，黑洞的引力会将水体全部吸引到朝向自己的一面。黑洞附近会有相对论效应——离黑洞越近引力场越强，时间流逝得越慢。因此库珀和布兰德在米勒星球才呆了几小时，离黑洞较远的飞船上就过了23年。
科学家们还吐槽《星际穿越》里的黑洞没有能量来源。黑洞不创造能量，只吸引能量，而片中的黑洞附近只有三颗行星，这可喂不饱如小半个太阳系一样的卡冈图雅。不过鉴于一切都还是推测，观众也不个个都是天文学家，漂亮好看也就OK了。1997年保罗·安德森的《黑洞表面》扯的就比较远了。科学家威尔用三个排列好的磁力环就造出了一个小型黑洞，还把它放在封闭的飞船上。要是这样就能造出黑洞的话，万磁王早就造个黑洞，把X教授扔进去好几回了。这么一比，《星际迷航》里史波克趁着超新星爆发，扔进去红色物质造出黑洞，还靠谱点。
科学家推测，由于强引力和被强引力拉进去的物质，黑洞里充满了宇宙射线，并且在吸积盘附近就已经有几百万度髙温了，如果飞船和人在吸积盘附近都没有被灼热融化掉，掉进黑洞之后也会被扯成一根细面条。但科幻电影就是要做不可能的事嘛，因此库珀掉进黑洞之后安然无恙。反倒是此段致敬的《2001太空漫游》，将大卫的脸和鼻子都扭曲的星门，看起来更像黑洞。
代表影片:《少数派报告》、《机械战警》、《异次元骇客》
脑部成像其实是一个医学名词，指用扫描仪或者磁共振记录活体脑的内部，观察并治疗疾病。编剧们将这个词放入电影中，就成为了从大脑直接获取影像的技术。比如《少数派报告》中，泡在池子里的先知做梦预知了谋杀案，联通他们大脑的系统直接将其梦到的影像录制，据此来预防犯罪发生。1987年的《机械战警》中，墨菲梦到自己被杀的过程就被部分地展现在还是个笨重正方体的电脑屏幕上，持枪罪犯的面孔在脑电波信号干扰的雪花中时断时续。这种像是巫术一样的技术，日本国际电气通信基础技术研究所的计算神经系统科学实验室已经开始接近了。他们开发出了另一种偷取图像的技术，将脑部成像技术得出的磁共振成像扫描图输入计算机，根据之前研究得出的大脑对各种活动的反应，将相应的图像与之匹配起来，便能呈现出活动中大脑的简单黑白梦境成像。但因为大脑的复杂构造，这种技术的准确性还有待提高。
脑部成像其实就是科幻片中常见的意识输出的一种。虽然听起来十分地复杂，但其实已经有人实践过了。2008年之后，霍金在连抬起手指都困难的情况下，不得不求助于英特尔为他开发新的电脑和操作系统，英特尔的专家们就曾经尝试过脑电波输入。期间霍金必须佩带脑电波头带，头带与脑电波读取系统iBrain相连，当他写稿或者交谈时，只需要集中精神想需要的单词就行。听起来是不是很科幻？但不幸的是，因为脑电波信号弱又不稳定，最终失败了。影片中的意念输出则不用纠缠脑电波什么的，《异次元骇客》中，通过对脑部的扫描就能将人的所有意识下载，放到另外一重虚拟世界中。《感官游戏》、《电子世界争霸战》、《入侵脑细胞》这类不太硬的科幻片更是用得得心应手，一根数据线就能到达另外一个世界了。
很多人好奇《盗梦空间》里那般逼真的梦境到底有无可能，不过想想片中并没有什么仪器显示梦境，观众是相当于一个参与者直接进入梦境的，因此这恐怕是非常难的。但如果梦境真的能够像《少数派报告》里一样可以被记录，那么电影恐怕就要消亡了。每天晚上大家都在梦里穿上盔甲、抡起神锤、揍个外星人的话，谁还要看复联。
