《星際穿越》宣傳海報
據(jù)國外媒體報道，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，試圖通過穿越時空中的隧道(蟲洞)，找到一個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《盜夢空間》的導(dǎo)演。但更加令人矚目的是，這部影片甚至還邀請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。他曾經(jīng)為著名美國天文學(xué)家卡爾·薩根的《超時空接觸》一書首次提出了“蟲洞”的概念。
索恩還專門為這部影片撰寫了一部配套的書，叫做《星際穿越中的科學(xué)》，該書將跟隨影片上映同步發(fā)售。甚至由于在本片制作過程中涉及的一些宇宙尺度特效的計算，索恩還準(zhǔn)備基于這些計算發(fā)表幾篇科學(xué)論文。
索恩在談?wù)撚捌哪缓笾谱鲿r表示：“在此前的任何好萊塢影片中都還從未有如此真實展現(xiàn)蟲洞以及黑洞的場景。這是首次基于愛因斯坦廣義相對論原理進(jìn)行場景的構(gòu)建?！?/font>
然而美國弗吉尼亞州國家航天研究所的斯特恩·奧登瓦爾德(Sten Odenwald)認(rèn)為索恩對于蟲洞的觀點可能與實際情況仍然存在距離。他表示：“我不認(rèn)同他有關(guān)蟲洞可能像是一個迪斯科燈的最新觀點。”
但不管真實的蟲洞看上去是否像是一個迪斯科燈，星際穿越這部影片的確提供了一個視角，讓我們思考人類在太空中長期航行的問題，甚至是為我們第一次去思考這一問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”墜毀造成一死一傷的慘劇。在這樣的時刻思考這樣的問題就顯得愈發(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”？在這場辯論中你將看到支持者與反對者之間激烈的爭議。
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這一問題的回答：
他寫道：“歷史的經(jīng)驗告訴我們，從長遠(yuǎn)來看，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變革的行為。如果沒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。”
從太陽系開始
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蟲洞？西斯·肖斯塔克對此的觀點是否定的。他說：“對于地球上所發(fā)生的危機(jī)，正確的應(yīng)對方式應(yīng)當(dāng)是向我們太陽系內(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：“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太陽系。我希望將整個太陽系變成一座新的紐約城?！?/font>
就在上個月，在《赫芬頓郵報》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：“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)幾位幸運兒乘坐飛船離開地球去往一顆遙遠(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，而不是人類蟲洞遠(yuǎn)征的號召片。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，相比《地心引力》，《星際穿越》應(yīng)當(dāng)更能引起觀眾的思考，因為它涉及的是一個人類命運的終極問題，即人類的長久生存以及人類種族的向外擴(kuò)張。另外觀眾在觀影過程中還將直面一些科學(xué)現(xiàn)象——時間膨脹，黑洞，當(dāng)然還有蟲洞。
蟲洞的真實性
那么究竟什么是蟲洞？《星際穿越》的編劇一定很喜歡這個概念，因為它可以讓人物從宇宙的一個角落直接出現(xiàn)在另一個角落而不用面對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空，并借助一個超維度通道——蟲洞——將A點和B點聯(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)計算發(fā)揮作用的地方，影片制作人根據(jù)索恩的計算結(jié)果制作了相應(yīng)的特效。索恩的計算揭示了在黑洞引力場附近光線將會如何發(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“怪物”——一個以接近光速瘋狂旋轉(zhuǎn)的黑洞。
所有為了黑洞和蟲洞可視化做出的努力最后都得到了回報——驚人完美的特效。但奧登瓦爾德對此仍然非常不認(rèn)同，他表示：“這里的問題就在于，你只有兩種方法在宇宙中產(chǎn)生一個蟲洞。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候?！?/font>
搜尋宜居星球
即便我們能夠制造出一個蟲洞并將其作為通往另一個宇宙的通道，這樣做也將是極其危險的。很難預(yù)料在蟲洞的另一端將會是何種情況。
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，那么實際上你所談?wù)摰木褪且粋€已經(jīng)遍布生命的世界。那么這樣可能還有出現(xiàn)食物的問題，還有如何面對當(dāng)?shù)氐谋镜厣 ?/font>
“搜尋地外智慧生命”，或者叫SETI項目，或許有一天會通過無線電波或激光信號讓我們首次接觸外星人。但無論是好是壞，在我們目前的階段，實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道：“如果沒有蟲洞，我們想要抵達(dá)宇宙中的那些區(qū)域?qū)制D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解決現(xiàn)實中的挑戰(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》成為科幻片史上對黑洞的呈現(xiàn)最具有科學(xué)準(zhǔn)確性的影片?！缎请H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)報道，新上映的科幻大片《星際穿越》吸引了無數(shù)影迷的目光，片中對近距離觀察時黑洞呈現(xiàn)的景象進(jìn)行的準(zhǔn)確描述讓影迷們津津樂道。拍攝過程中，《星際穿越》創(chuàng)作人員向世界著名物理學(xué)家——美國加州理工學(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)過蟲洞或者黑洞?！缎请H穿越》是第一部準(zhǔn)確描述黑洞的好萊塢影片，符合愛因斯坦的廣義相對論方程式?！睆V義相對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。影片對黑洞的呈現(xiàn)不僅簡單易懂同時富有美感?！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)，真實再現(xiàn)黑洞的景象?！?/font>
索恩和電影視效部門將有關(guān)黑洞的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)和愛因斯坦的著名方程式進(jìn)行視覺再現(xiàn)。為了讓觀眾更直觀地了解黑洞，他們采取了一個巧妙的做法，在黑洞后面“部署”一顆恒星。他們意識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)家探測系外行星。
在拍攝《星際穿越》過程中，主創(chuàng)人員進(jìn)行了巧妙的設(shè)計。來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，這個觀察者便是攝影機(jī)。在視覺上，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-富蘭克林指出這會形成“一個怪異的太空漏斗”，被黑洞引力扭曲的恒星光線環(huán)繞黑盤。
如果沒有輻射吸積盤，任何黑洞都不算完整?！缎请H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)整個過程，對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’穿過黑洞頂部。當(dāng)我看到這個盤在黑洞上方和下方環(huán)繞時，我能夠很好地理解自己看到的景象。不過，理解和看到完全是兩回事。”
《星際穿越》對黑洞的呈現(xiàn)擁有極高的科學(xué)準(zhǔn)備性，但如果視覺再現(xiàn)只是針對黑洞的數(shù)學(xué)，則沒有太大意義。為了讓觀眾看到他們更熟悉的黑洞景象，諾蘭在呈現(xiàn)黑洞時賦予視效人員一些藝術(shù)創(chuàng)作自由。他說：“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。最后的視覺效果令人感到吃驚?！?/font>
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一些技術(shù)論文，闡述他們的發(fā)現(xiàn)。索恩說：“通過快速旋轉(zhuǎn)黑洞，我們發(fā)現(xiàn)了一些與引力透鏡有關(guān)的東西，是我們此前從未見過的?！?/font>
科幻影片的第一要務(wù)并不是科學(xué)研究，而是娛樂觀眾。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再現(xiàn)各種天文現(xiàn)象。也就是說，他們需要在創(chuàng)作過程中求助于科學(xué)家，讓科幻片在講述驚心動魄的故事的同時盡可能擁有科學(xué)的準(zhǔn)確性。
時間機(jī)器建立在蟲洞的基礎(chǔ)之上，有了這類“通道”理論，時間旅行才有可能實現(xiàn)：時間機(jī)器是科學(xué)幻想的產(chǎn)物，如果從廣義相對論的角度看，確實給出了諸如封閉類時曲線等與蟲洞有關(guān)的理論。廣義相對論中通過黑洞等天體預(yù)言了宇宙中存在時空奇點，如果我們要想象這樣的結(jié)構(gòu)，那可能是一個巨大的無限平面，且是無邊界的狀態(tài)，每一處的曲率都是為零。在三維時空中，有些科學(xué)家猜測宇宙中存在一種被稱為蟲洞的通道，但是黑洞的視界可阻礙宇宙飛船穿越蟲洞，按照目前的蟲洞理論，穿越過程找不到理論支撐。
《超時空接觸》以阿雷西博天文臺為背景：在與蟲洞題材有關(guān)的電影中，《超時空接觸》絕對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，動用了位于波多黎各阿雷西沃山谷中的阿雷西博天文臺和新墨西哥州索科羅縣的甚大陣，這些背景都是當(dāng)時非常先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡，通過射電望遠(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，可通過蟲洞抵達(dá)：在《超時空接觸》劇情中，主人公通過射電望遠(yuǎn)鏡接收到來自織女星的文明信號，其中還包含了時間機(jī)器的設(shè)計圖紙，人類根據(jù)圖紙制造出了時間機(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數(shù)個文明，時間機(jī)器甚至不是織女星文明建造的，在它們之前已經(jīng)有更加高級的文明建造了時間機(jī)器。該影片除了以時間機(jī)器為線索外，最大的亮點是獻(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”號的秘密實驗船在測試新型動力，可實現(xiàn)超越時空。但是在測試中發(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”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”號上布滿了尸體，整艘飛船血跡斑斑，于是關(guān)于“地平線號”號失蹤的謎團(tuán)開始浮出水面。
“地平線號”號實際上是通過黑洞通道進(jìn)入了另一個次元空間：原來“地平線號”號在啟動新型引擎之后并沒有按照原來的設(shè)想進(jìn)行折疊空間內(nèi)的跳躍飛行，而是進(jìn)入了另一個時空，這里是屬于宇宙之外的次元空間，或者說這里是“地獄”，如果再進(jìn)一步描述，這個空間可以認(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”號也變成了一艘具有“冥界生命”的飛船，于是“洛斯克號”的船員決定摧毀“地平線號”號，兩者之間發(fā)生了激烈的意識控制與反控制，這是人類第一次認(rèn)識宇宙之外還存在恐怖的次元空間。
《蟲洞效應(yīng)》這是一部奇幻色彩更多的電影，來自未來的人工智能有機(jī)體回到了現(xiàn)實時空：《蟲洞效應(yīng)》的劇情中也描述了通過蟲洞把現(xiàn)實時空與未來時空連接起來的情節(jié)，主人公在海邊發(fā)現(xiàn)了一個神秘的盒子，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，結(jié)果發(fā)現(xiàn)神秘盒子中的玩具其實是來自未來的人工智能有機(jī)體，目的是拯救這個世界。該片也嵌入了心靈感應(yīng)、蟲洞隧道等科幻與奇幻元素。
《星際之門》講述了人類通過星際之門與其他文明接觸的情景：《星際之門》是一部關(guān)于蟲洞時空旅行的經(jīng)典影片，其描述了美國軍方發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的圓環(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，對此考古學(xué)家丹尼爾·杰克遜博士開始破譯這些文字密碼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這是一個蟲洞隧道，可與另外一個時空連接，那么另一端是什么呢？軍方派遣了一個輪式機(jī)器人進(jìn)入星際之門，發(fā)現(xiàn)另一端的時空環(huán)境與地球相似，適合人類呼吸，于是一支全副武裝的探險隊進(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)行超時空的飛行，也能進(jìn)行時間旅行，可通過黑洞事件視界進(jìn)行作戰(zhàn)，將敵方的飛船困住，并將其送回過去。影片中描述的場面非常宏大，那時候的人類掌握了黑洞和時空隧道的原理，可自由進(jìn)出不同的空間。
