《星際穿越》宣傳海報(bào)
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，克里斯托弗·諾蘭的最新科幻大片《星際穿越》由于其中涉及黑洞以及行星探索方面的內(nèi)容所具有的科學(xué)專業(yè)性而受到贊譽(yù)。
這部電影的情節(jié)講述的是一個(gè)瀕臨毀滅的地球。絕望中的人類派出他們最后一批宇航員，試圖通過(guò)穿越時(shí)空中的隧道(蟲(chóng)洞)，找到一個(gè)適合生命生存的新的家園。
這部影片的導(dǎo)演克里斯托弗·諾蘭可謂大名鼎鼎，他是經(jīng)典大片《蝙蝠俠：黑暗騎士崛起》，以及《盜夢(mèng)空間》的導(dǎo)演。但更加令人矚目的是，這部影片甚至還邀請(qǐng)到了加州理工理論物理學(xué)家基普·索恩(Kip Thorne)作為影片的執(zhí)行制作人和科學(xué)顧問(wèn)。他曾經(jīng)為著名美國(guó)天文學(xué)家卡爾·薩根的《超時(shí)空接觸》一書(shū)首次提出了“蟲(chóng)洞”的概念。
索恩還專門為這部影片撰寫(xiě)了一部配套的書(shū)，叫做《星際穿越中的科學(xué)》，該書(shū)將跟隨影片上映同步發(fā)售。甚至由于在本片制作過(guò)程中涉及的一些宇宙尺度特效的計(jì)算，索恩還準(zhǔn)備基于這些計(jì)算發(fā)表幾篇科學(xué)論文。
索恩在談?wù)撚捌哪缓笾谱鲿r(shí)表示：“在此前的任何好萊塢影片中都還從未有如此真實(shí)展現(xiàn)蟲(chóng)洞以及黑洞的場(chǎng)景。這是首次基于愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論原理進(jìn)行場(chǎng)景的構(gòu)建?！?/font>
然而美國(guó)弗吉尼亞州國(guó)家航天研究所的斯特恩·奧登瓦爾德(Sten Odenwald)認(rèn)為索恩對(duì)于蟲(chóng)洞的觀點(diǎn)可能與實(shí)際情況仍然存在距離。他表示：“我不認(rèn)同他有關(guān)蟲(chóng)洞可能像是一個(gè)迪斯科燈的最新觀點(diǎn)?！?/font>
但不管真實(shí)的蟲(chóng)洞看上去是否像是一個(gè)迪斯科燈，星際穿越這部影片的確提供了一個(gè)視角，讓我們思考人類在太空中長(zhǎng)期航行的問(wèn)題，甚至是為我們第一次去思考這一問(wèn)題提供了很好的理由。
就在上周，維珍銀河公司的“太空船2號(hào)”墜毀造成一死一傷的慘劇。在這樣的時(shí)刻思考這樣的問(wèn)題就顯得愈發(fā)有一種不同的意義。我們是否值得用大量的金錢甚至是生命的投入，去換取讓游客們能夠去太空“到此一游”？在這場(chǎng)辯論中你將看到支持者與反對(duì)者之間激烈的爭(zhēng)議。
西斯·肖斯塔克(Seth Shostak)是總部位于加州的“搜尋地外智慧生命”(SETI)研究所的高級(jí)科學(xué)家，他是商業(yè)航天的支持者之一。以下便是他在郵件中對(duì)這一問(wèn)題的回答：
他寫(xiě)道：“歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，探索可能是我們所能做的一切中最能引起思想變化和社會(huì)變革的行為。如果沒(méi)有哥倫布這樣的探索者，我們中的大多數(shù)人可能都還是農(nóng)奴?！?/font>
從太陽(yáng)系開(kāi)始
如果地球上的一切真的變得極其糟糕，我們是否的確像《星際穿越》中描述的那樣需要一個(gè)蟲(chóng)洞？西斯·肖斯塔克對(duì)此的觀點(diǎn)是否定的。他說(shuō)：“對(duì)于地球上所發(fā)生的危機(jī)，正確的應(yīng)對(duì)方式應(yīng)當(dāng)是向我們太陽(yáng)系內(nèi)的其他星球進(jìn)發(fā)。當(dāng)然火星是首選，但或許也可以是小行星。但主要的形式應(yīng)該還是在太空運(yùn)行的空間站?！?/font>
奧登瓦爾德同樣持有相似的看法，但相比之下內(nèi)容更豐富得多。他說(shuō)：“考慮到我們極為有限的資金狀況，我們應(yīng)當(dāng)做的是殖民我們的整個(gè)太陽(yáng)系。我希望將整個(gè)太陽(yáng)系變成一座新的紐約城?！?/font>
就在上個(gè)月，在《赫芬頓郵報(bào)》的一篇專欄中，奧登阿爾德指出了將人類送往其他星系路線圖中的一些漏洞。他說(shuō)：“即便是我們到了瀕臨滅絕的邊緣，你真的認(rèn)為全球70-100億的人們都會(huì)愿意拿出所有的錢，然后耐心等待幾十年，讓少數(shù)幾位幸運(yùn)兒乘坐飛船離開(kāi)地球去往一顆遙遠(yuǎn)的星球嗎？——甚至在你都不能確定那顆星球是否是宜居的情況下?！?/font>
正是這樣的邏輯漏洞，提醒我們《星際穿越》畢竟只是一部影片，而不是人類蟲(chóng)洞遠(yuǎn)征的號(hào)召片。影片制作方的主要目標(biāo)當(dāng)然還是拍攝一部科幻巨制，并且能夠帶來(lái)滾滾票房。而如果他們的作品還能像去年的《地心引力》那樣引發(fā)觀眾的一些嚴(yán)肅思考，那當(dāng)然就更好了。
理論上說(shuō)，相比《地心引力》，《星際穿越》應(yīng)當(dāng)更能引起觀眾的思考，因?yàn)樗婕暗氖且粋€(gè)人類命運(yùn)的終極問(wèn)題，即人類的長(zhǎng)久生存以及人類種族的向外擴(kuò)張。另外觀眾在觀影過(guò)程中還將直面一些科學(xué)現(xiàn)象——時(shí)間膨脹，黑洞，當(dāng)然還有蟲(chóng)洞。
蟲(chóng)洞的真實(shí)性
那么究竟什么是蟲(chóng)洞？《星際穿越》的編劇一定很喜歡這個(gè)概念，因?yàn)樗梢宰屓宋飶挠钪娴囊粋€(gè)角落直接出現(xiàn)在另一個(gè)角落而不用面對(duì)其飛行速度是否已經(jīng)超越光速的質(zhì)疑。你所要做的只是扭曲時(shí)空，并借助一個(gè)超維度通道——蟲(chóng)洞——將A點(diǎn)和B點(diǎn)聯(lián)系在一起就可以了。
在本片的情節(jié)中還出現(xiàn)了位于蟲(chóng)洞另一端的超大質(zhì)量，高速旋轉(zhuǎn)的黑洞的形象。這里正是索恩的科學(xué)計(jì)算發(fā)揮作用的地方，影片制作人根據(jù)索恩的計(jì)算結(jié)果制作了相應(yīng)的特效。索恩的計(jì)算揭示了在黑洞引力場(chǎng)附近光線將會(huì)如何發(fā)生彎曲。而影片特效組則直接將索恩的設(shè)想變成了一個(gè)“怪物”——一個(gè)以接近光速瘋狂旋轉(zhuǎn)的黑洞。
所有為了黑洞和蟲(chóng)洞可視化做出的努力最后都得到了回報(bào)——驚人完美的特效。但奧登瓦爾德對(duì)此仍然非常不認(rèn)同，他表示：“這里的問(wèn)題就在于，你只有兩種方法在宇宙中產(chǎn)生一個(gè)蟲(chóng)洞。其中之一是宇宙大爆炸，另外一種就是在一顆恒星爆炸的時(shí)候?！?/font>
搜尋宜居星球
即便我們能夠制造出一個(gè)蟲(chóng)洞并將其作為通往另一個(gè)宇宙的通道，這樣做也將是極其危險(xiǎn)的。很難預(yù)料在蟲(chóng)洞的另一端將會(huì)是何種情況。
肖斯塔克表示：“我們目前已經(jīng)有能力找到一些地球大小的系外行星，在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)我們還將發(fā)現(xiàn)地更多。但如果想找到一個(gè)和地球相似的新世界——比如要擁有富含氧氣的大氣層，那么實(shí)際上你所談?wù)摰木褪且粋€(gè)已經(jīng)遍布生命的世界。那么這樣可能還有出現(xiàn)食物的問(wèn)題，還有如何面對(duì)當(dāng)?shù)氐谋镜厣 ?/font>
“搜尋地外智慧生命”，或者叫SETI項(xiàng)目，或許有一天會(huì)通過(guò)無(wú)線電波或激光信號(hào)讓我們首次接觸外星人。但無(wú)論是好是壞，在我們目前的階段，實(shí)際接觸地外智慧生命的可能性是微乎其微的。
肖斯塔克在電子郵件中寫(xiě)道：“如果沒(méi)有蟲(chóng)洞，我們想要抵達(dá)宇宙中的那些區(qū)域?qū)?huì)十分艱難。除非我們能夠掌握一些我們目前還尚不能掌握的物理學(xué)原理(但也許那樣的原理根本就不存在！)，再或者我們能夠掌握讓人類長(zhǎng)久休眠的技術(shù)?！?/font>
但《星際穿越》是一部好萊塢電影，擁有1.65億美元的預(yù)算，電影制作者們可以自由的使用科幻的手法來(lái)解決現(xiàn)實(shí)中的挑戰(zhàn)。但他們具體究竟是如何做的呢？好吧，你去看看電影就知道啦。
科幻大片《星際穿越》中的黑洞。拍攝過(guò)程中，《星際穿越》創(chuàng)作人員向世界著名物理學(xué)家基普-索恩取經(jīng)。在視效小組的齊心努力下，《星際穿越》成為科幻片史上對(duì)黑洞的呈現(xiàn)最具有科學(xué)準(zhǔn)確性的影片。《星際穿越》由克里斯托弗-諾蘭執(zhí)導(dǎo)，派拉蒙影業(yè)公司發(fā)行
據(jù)澳大利亞廣播公司(ABC)報(bào)道，新上映的科幻大片《星際穿越》吸引了無(wú)數(shù)影迷的目光，片中對(duì)近距離觀察時(shí)黑洞呈現(xiàn)的景象進(jìn)行的準(zhǔn)確描述讓影迷們津津樂(lè)道。拍攝過(guò)程中，《星際穿越》創(chuàng)作人員向世界著名物理學(xué)家——美國(guó)加州理工學(xué)院的基普-索恩取經(jīng)。在視效小組的齊心努力下，《星際穿越》成為科幻片史上對(duì)黑洞的呈現(xiàn)最具有科學(xué)準(zhǔn)確性的影片。
索恩表示：“在此之前，任何好萊塢影片都未準(zhǔn)確呈現(xiàn)過(guò)蟲(chóng)洞或者黑洞?！缎请H穿越》是第一部準(zhǔn)確描述黑洞的好萊塢影片，符合愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論方程式?！睆V義相對(duì)論闡述了引力的特性。黑洞是宇宙內(nèi)已知引力最大的天體。愛(ài)因斯坦的方程式闡述了觀察者所能看到的黑洞景象，但如果想解釋黑洞信息悖論，你還需要借助量子方程式。
索恩是物理學(xué)巨匠斯蒂芬-霍金的好友。在這兩位理論物理學(xué)家的幫助下，我們對(duì)黑洞的認(rèn)知進(jìn)一步加深。在索恩的幫助下，諾蘭巧妙地為觀眾呈現(xiàn)神秘的黑洞，將科幻與黑洞科學(xué)融合在一起。影片對(duì)黑洞的呈現(xiàn)不僅簡(jiǎn)單易懂同時(shí)富有美感?！缎请H穿越》制片人艾瑪-托馬斯指出：“視效部門利用索恩提供的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)，真實(shí)再現(xiàn)黑洞的景象。”
索恩和電影視效部門將有關(guān)黑洞的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)和愛(ài)因斯坦的著名方程式進(jìn)行視覺(jué)再現(xiàn)。為了讓觀眾更直觀地了解黑洞，他們采取了一個(gè)巧妙的做法，在黑洞后面“部署”一顆恒星。他們意識(shí)到這顆恒星放射的光線可能被困在黑洞事件穹界附近的扭曲時(shí)空。這種現(xiàn)象被稱之為“引力透鏡效應(yīng)”，允許天文學(xué)家探測(cè)系外行星。
在拍攝《星際穿越》過(guò)程中，主創(chuàng)人員進(jìn)行了巧妙的設(shè)計(jì)。來(lái)自黑洞后方的恒星光線可能環(huán)繞黑洞事件穹界幾周，而后朝著觀察者的方向釋放。具體到《星際穿越》身上，這個(gè)觀察者便是攝影機(jī)。在視覺(jué)上，黑洞的邊緣將展露出令人驚異的景象——恒星光線將在事件穹界邊緣呈現(xiàn)出不同的景象。視效小組負(fù)責(zé)人保羅-富蘭克林指出這會(huì)形成“一個(gè)怪異的太空漏斗”，被黑洞引力扭曲的恒星光線環(huán)繞黑盤。
如果沒(méi)有輻射吸積盤，任何黑洞都不算完整。《星際穿越》如何呈現(xiàn)吸積盤？隨著物質(zhì)墜落旋轉(zhuǎn)黑洞的事件穹界，氣體被吸入一個(gè)炙熱的吸積盤，發(fā)出明亮的光芒。富蘭克林表示：“我們希望呈現(xiàn)整個(gè)過(guò)程，對(duì)這種異乎尋常引力透鏡效應(yīng)進(jìn)行可視化。我們發(fā)現(xiàn)引力將這個(gè)發(fā)光氣體盤扭曲成怪異的形狀，讓你看到壯觀的‘火彩虹’穿過(guò)黑洞頂部。當(dāng)我看到這個(gè)盤在黑洞上方和下方環(huán)繞時(shí)，我能夠很好地理解自己看到的景象。不過(guò)，理解和看到完全是兩回事?！?/font>
《星際穿越》對(duì)黑洞的呈現(xiàn)擁有極高的科學(xué)準(zhǔn)備性，但如果視覺(jué)再現(xiàn)只是針對(duì)黑洞的數(shù)學(xué)，則沒(méi)有太大意義。為了讓觀眾看到他們更熟悉的黑洞景象，諾蘭在呈現(xiàn)黑洞時(shí)賦予視效人員一些藝術(shù)創(chuàng)作自由。他說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)只要不大幅改變視角，我們便可得到一些非常易于理解并且富有美感的圖像，呈現(xiàn)這些方程式。最后的視覺(jué)效果令人感到吃驚。”
現(xiàn)在，索恩和《星際穿越》視效小組正為天文物理學(xué)界和電腦制圖界撰寫(xiě)一些技術(shù)論文，闡述他們的發(fā)現(xiàn)。索恩說(shuō)：“通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)黑洞，我們發(fā)現(xiàn)了一些與引力透鏡有關(guān)的東西，是我們此前從未見(jiàn)過(guò)的。”
科幻影片的第一要?jiǎng)?wù)并不是科學(xué)研究，而是娛樂(lè)觀眾。隨著電腦繪圖技術(shù)的不斷進(jìn)步，科幻片觀眾的要求也隨之提高，促使電影人盡可能真實(shí)再現(xiàn)各種天文現(xiàn)象。也就是說(shuō)，他們需要在創(chuàng)作過(guò)程中求助于科學(xué)家，讓科幻片在講述驚心動(dòng)魄的故事的同時(shí)盡可能擁有科學(xué)的準(zhǔn)確性。
時(shí)間機(jī)器建立在蟲(chóng)洞的基礎(chǔ)之上，有了這類“通道”理論，時(shí)間旅行才有可能實(shí)現(xiàn)：時(shí)間機(jī)器是科學(xué)幻想的產(chǎn)物，如果從廣義相對(duì)論的角度看，確實(shí)給出了諸如封閉類時(shí)曲線等與蟲(chóng)洞有關(guān)的理論。廣義相對(duì)論中通過(guò)黑洞等天體預(yù)言了宇宙中存在時(shí)空奇點(diǎn)，如果我們要想象這樣的結(jié)構(gòu)，那可能是一個(gè)巨大的無(wú)限平面，且是無(wú)邊界的狀態(tài)，每一處的曲率都是為零。在三維時(shí)空中，有些科學(xué)家猜測(cè)宇宙中存在一種被稱為蟲(chóng)洞的通道，但是黑洞的視界可阻礙宇宙飛船穿越蟲(chóng)洞，按照目前的蟲(chóng)洞理論，穿越過(guò)程找不到理論支撐。
《超時(shí)空接觸》以阿雷西博天文臺(tái)為背景：在與蟲(chóng)洞題材有關(guān)的電影中，《超時(shí)空接觸》絕對(duì)是一部非常棒的科幻電影，票房高達(dá)1.66億美元，華納兄弟影片公司在1997年上映的這部影片中，動(dòng)用了位于波多黎各阿雷西沃山谷中的阿雷西博天文臺(tái)和新墨西哥州索科羅縣的甚大陣，這些背景都是當(dāng)時(shí)非常先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡尋找外星智慧生命也是我們目前的主要方法之一。
劇情中，26光年之外的織女星存在宇宙文明，可通過(guò)蟲(chóng)洞抵達(dá)：在《超時(shí)空接觸》劇情中，主人公通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡接收到來(lái)自織女星的文明信號(hào)，其中還包含了時(shí)間機(jī)器的設(shè)計(jì)圖紙，人類根據(jù)圖紙制造出了時(shí)間機(jī)器，并把主人公送往織女星系統(tǒng)中，這趟旅程最大的收獲是宇宙中存在無(wú)數(shù)個(gè)文明，時(shí)間機(jī)器甚至不是織女星文明建造的，在它們之前已經(jīng)有更加高級(jí)的文明建造了時(shí)間機(jī)器。該影片除了以時(shí)間機(jī)器為線索外，最大的亮點(diǎn)是獻(xiàn)給1996年去世的著名科幻作家卡爾·薩根。
《黑洞表面》描述了2074年發(fā)生的恐怖時(shí)空事件：《黑洞表面》是一部科幻恐怖片，故事介紹了在2074年發(fā)生了一起太空船神秘失蹤事件，一艘名為“地平線號(hào)”號(hào)的秘密實(shí)驗(yàn)船在測(cè)試新型動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)超越時(shí)空。但是在測(cè)試中發(fā)生了意外，在失蹤7年后竟然出現(xiàn)在海王星附近，于是一艘名為“洛斯克號(hào)”的太空船被派往執(zhí)行調(diào)查任務(wù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“地平線號(hào)”號(hào)上布滿了尸體，整艘飛船血跡斑斑，于是關(guān)于“地平線號(hào)”號(hào)失蹤的謎團(tuán)開(kāi)始浮出水面。
“地平線號(hào)”號(hào)實(shí)際上是通過(guò)黑洞通道進(jìn)入了另一個(gè)次元空間：原來(lái)“地平線號(hào)”號(hào)在啟動(dòng)新型引擎之后并沒(méi)有按照原來(lái)的設(shè)想進(jìn)行折疊空間內(nèi)的跳躍飛行，而是進(jìn)入了另一個(gè)時(shí)空，這里是屬于宇宙之外的次元空間，或者說(shuō)這里是“地獄”，如果再進(jìn)一步描述，這個(gè)空間可以認(rèn)為是“魔界”。進(jìn)入地獄的船員發(fā)生了相互殘殺，而“地平線號(hào)”號(hào)也變成了一艘具有“冥界生命”的飛船，于是“洛斯克號(hào)”的船員決定摧毀“地平線號(hào)”號(hào)，兩者之間發(fā)生了激烈的意識(shí)控制與反控制，這是人類第一次認(rèn)識(shí)宇宙之外還存在恐怖的次元空間。
《蟲(chóng)洞效應(yīng)》這是一部奇幻色彩更多的電影，來(lái)自未來(lái)的人工智能有機(jī)體回到了現(xiàn)實(shí)時(shí)空：《蟲(chóng)洞效應(yīng)》的劇情中也描述了通過(guò)蟲(chóng)洞把現(xiàn)實(shí)時(shí)空與未來(lái)時(shí)空連接起來(lái)的情節(jié)，主人公在海邊發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神秘的盒子，此后她們的智力和異能潛力發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，大腦結(jié)構(gòu)與常人有著很大的區(qū)別。一次意外的停電事故后，調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)主人公的家存在重大疑點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)神秘盒子中的玩具其實(shí)是來(lái)自未來(lái)的人工智能有機(jī)體，目的是拯救這個(gè)世界。該片也嵌入了心靈感應(yīng)、蟲(chóng)洞隧道等科幻與奇幻元素。
《星際之門》講述了人類通過(guò)星際之門與其他文明接觸的情景：《星際之門》是一部關(guān)于蟲(chóng)洞時(shí)空旅行的經(jīng)典影片，其描述了美國(guó)軍方發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的圓環(huán)，其技術(shù)完全與現(xiàn)在的人類科技不同，而且有許多奇怪的字符，對(duì)此考古學(xué)家丹尼爾·杰克遜博士開(kāi)始破譯這些文字密碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)蟲(chóng)洞隧道，可與另外一個(gè)時(shí)空連接，那么另一端是什么呢？軍方派遣了一個(gè)輪式機(jī)器人進(jìn)入星際之門，發(fā)現(xiàn)另一端的時(shí)空環(huán)境與地球相似，適合人類呼吸，于是一支全副武裝的探險(xiǎn)隊(duì)進(jìn)入星際之門，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這里還有另一番世界，演繹了更加撲朔迷離的穿越時(shí)空大戰(zhàn)。
《星際迷航》劇情內(nèi)的飛船使用到了曲速引擎：《星際迷航》的經(jīng)典程度也是同類科幻電影所不能比擬的，2009年上映的影片是第11部《星際迷航》系列電影，劇情內(nèi)的飛船使用到了曲速引擎，不僅能進(jìn)行超時(shí)空的飛行，也能進(jìn)行時(shí)間旅行，可通過(guò)黑洞事件視界進(jìn)行作戰(zhàn)，將敵方的飛船困住，并將其送回過(guò)去。影片中描述的場(chǎng)面非常宏大，那時(shí)候的人類掌握了黑洞和時(shí)空隧道的原理，可自由進(jìn)出不同的空間。
