《科学》杂志:对话《星际穿越》背后的理论物理学家

(艾麦乐/编译)上周上映的《星际穿越》(Interstellar),自夸不仅拥有引人入胜的剧情和令人目眩的特效,还有着无懈可击的科学血统。灵光一闪构思出这部电影并密切关注其科学性的人,是现年74岁的基普·索恩(Kip Thorne),美国加州理工学院知名理论物理学家,也是广义相对论在天体物理方面的预言——黑洞这一领域世界顶尖的专家。


《星际穿越》的科学顾问兼制片人、理论物理学家基普·索恩。图片来源:《科学》

2006年,索恩和相识已久的挚友、电影制片人琳达·奥布斯特(Lynda Obst)写了一份8页长的电影纲要,故事灵感来源于天体物理学中的黑洞、虫洞及时间膨胀。很快,斯蒂芬·斯皮尔伯格(Steven Spielberg)便签约执导这部电影。不过6年后,斯皮尔伯格不得不退出,接替他的是《黑暗骑士》三部曲和《盗梦空间》的导演——克里斯托弗·诺兰(Christopher Nolan)。导演的弟弟、《黑暗骑士崛起》的编剧乔纳森·诺兰(Jonathan Nolan)负责编写剧本。故事被设定在不太久远的未来,农作物的枯萎病使得人类濒临饥荒边缘。于是,一项应急的秘密任务开始执行,尝试去发现另外一颗行星,能够让人类移居。

在11月7日出版的新书《〈星际穿越〉的科学》中,索恩描写了他与好莱坞合作的经历,以及这部影片所涉及的科学概念。上周,他接受了《科学》杂志的采访,以下即为经过编辑整理的采访实录。

问:你一开始写的那份电影纲要里,有多少内容被保留在了最终的电影里?

答:根本看不出是同一部电影了,除了科学观念和场景,也就是我喜欢称为宇宙弯曲一面的东西——黑洞、虫洞、更高维度,诸如此类。

故事完全被彻底重写了,除了最泛泛的那些情节,比如我们派探险者离开地球,前往外太阳系的一个虫洞,然后穿越虫洞,造访其他行星。观念被保留了下来,这是我和琳达最看重的东西:真正的科学,不论是事实还是推测,从一开始就深深植根在这部电影的构架当中。

我们制定的指导路线也被保留下来。首先,电影里不能有任何东西违背已经确立的物理定律。其次,电影里当然会有一些推测,但所有那些疯狂的推测都必须源自于科学,而非来自某位编剧的一拍脑门。我对最终结果非常满意。

问:电影制作人就没有任何地方超出你们制定的指导路线吗?

答:没有很严重。有一处我不太满意,就是一颗行星上存在冰冻云。据我所知,冰的物质强度应该没有能力支撑起这样的结构。每次看这部电影,这个地方总让我感觉难为情。我不记得告诉过任何人想要这个场景。不过我也得说一句,如果这是整部影片里最违背物理定律的地方,那他们已经做得非常非常好了。

问:在你的书里,你说克里斯托弗·诺兰自己把一些科学元素带入到了剧本中。他带来的是什么?

答:影响最大,我也确实喜欢的,是超立方体(tesseract,立方体的四维对应物)。在我们第一次会面时他告诉我,他在考虑使用超立方体,当时他没有谈及任何细节。但我非常开心,因为我13岁时读到一本书,乔治·伽莫夫(George Gamow)的《从一到无穷大》(One Two Three … Infinity)。在这本书里,伽莫夫就画过一个超立方体。它看上去像是两个立方体,一个嵌在另一个里面,我花了好几个小时盯着它看,试图能够理解它。我发现它非常迷人,这给我带来了许多影响,其中比较重要的便是,我成为了一名理论物理学家。

所以,当诺兰告诉我他想用超立方体的时候,我立刻想到并且跟他讨论说,这是一个理想的途径,能够把他的英雄带到五维时空,从宇宙中我们所在的区域迅速旅行到另外一个区域,因为它们在五维时空中的距离要比在我们的膜宇宙(我们现实中的四维时空)中近得多。

问:肆虐地球的枯萎病,这个点子来自哪里?

答:这是乔纳森·诺兰的主意。他提出这个点子时,我和他,还有琳达决定,我们确实需要找找看,关于枯萎病和其他类型的生物灾难,我们都知道些什么。我们安排了一场“枯萎病饭局”,邀请了生物学方面的专家展开详细讨论,想要确定从地球上的生物学角度出发,哪些事情可能会出问题。

问:你跟英国伦敦“双重否定”公司的视觉特效团队合作,给他们提供了方程,然后他们再编入代码。看到这些方程变成一个黑洞呈现在你眼前,感觉如何?

答:看到他们生成的高清画面,感觉棒极了。我大概知道他们会做出什么样的效果,但从“双重否定”公司拿到片段,看到他们所能呈现出来的、如此难以置信的高清和动态黑洞的时候,我心里充满了敬畏之情。

问:你说过,从他们的模拟中了解到了新东西?

答:我们发现,如果有一个快速自转的黑洞,没有任何吸积盘,让它在繁星满天的一片遥远星空前充当引力透镜,我们会看到某种奇妙的美丽结构,有点类似于指纹,但要复杂许多。它拥有完全出乎意料的大量内部结构,有些区域星空会显得很安静,而另外一些区域的星星似乎会绕着小圈旋转。对我来说,这是一个可爱的发现,因为它确实非常美丽,而且是一位科学家和一个计算机艺术家团队合作的产物。我们写了一篇论文投给了《经典和量子引力》(Classical and Quantum Gravity)期刊,介绍这一发现,以及“双重否定”团队使用的那种方法。(编辑:Steed)

拓展阅读
《星际穿越》物理学:黑洞是什么样子的?
编译来源 《科学》 The theoretical physicist behind Interstellar

本文发表于 果壳网