《星際穿越》 ——科幻電影盛宴的一道「硬菜」

《星際穿越》（Interstellar）是由克里斯托弗·諾蘭執導的一部原創科幻冒險電影，由馬修·麥康納、安妮·海瑟薇、傑西卡·查斯坦及邁克爾·凱恩主演。未來的地球，黃沙遍野，農作物相繼因枯萎病滅絕，人類每日在沙塵暴的肆虐下倒數著所剩不多的日子。

前NASA航天員庫珀和其他三名專家搭乘宇宙飛船前往目前已知的最有希望的三顆星球考察。他們穿越遙遠的星系銀河，感受了一小時七年光陰的滄海桑田，窺見了未知星球和黑洞的壯偉與神秘。

《星際穿越》劇照

懂or不懂？這是一個問題

《星際穿越》自2014年上映以來一直口碑極佳，有人認為它是科幻電影史上的一部力作，然而也有人直呼「看不懂」。如果你對片中的理論一無所知，那麼這部電影對你來說可能就不是那麼容易理解了。不過，即使沒看懂也沒有關係，我們來點小科普，帶你走進這部電影的「靈魂深處」。

黑洞是現代廣義相對論中，宇宙空間內存在的一種密度極大、體積極小的天體。它是由質量足夠大的恆星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後，發生引力坍縮產生的。

黑洞到底長啥模樣？對於這個問題，即便是一些科學家也無法回答，因為目前的黑洞理論仍然不夠完善。而在《星際穿越》中，導演克里斯托弗·諾蘭為了達到最為真實的效果，特別邀請了加州理工的天體物理學家來繪製這個黑洞。在物理學家的想像中，黑洞似乎不是黑暗不可見的，恰恰相反，這個黑洞發出「明亮」的光。這是因為黑洞在吸積物質時會形成事件視界，恆星等被吸積的物質聚集在事件視界附近，視界之外是可見的。

影片中，庫珀進入黑洞之後很快就發現信息無法傳遞，電腦失靈，緊接著飛船瞬間被撕成了碎片。這是因為靠近黑洞時，飛船首尾受到引力不同，飛船距離黑洞越近，造成的引力差就越大，在飛船中間產生撕扯的拉力也就越大，這就是黑洞潮汐力。

劇中的黑洞

「蟲洞」是「時空蟲洞」的簡稱，又稱「愛因斯坦—羅森橋」，是指連結兩個遙遠時空的多維空間隧道。它被認為是宇宙中可能存在的「捷徑」，物體通過這條捷徑可以瞬間完成時空轉移。

影片中，老科學家布蘭德的計劃就是讓航天員們穿越蟲洞，藉此進入更遙遠的星系，尋找適合人類居住的星球。不過，穿越蟲洞時，時間的流速將發生變化，影片中，穿越蟲洞一小時相當於地球的7年。

墨菲定律

「墨菲定律」是一種心理學效應，是由愛德華·墨菲提出的。其主要內容是：1、任何事都沒有表面看起來那麼簡單；2、所有的事都會比你預計的時間長；3、會出錯的事總會出錯；4、如果你擔心某種情況發生，那麼它就更有可能發生。

影片中主人公女兒的名字墨菲就出自於此，《星際穿越》中多次提到墨菲定律，並且得到了驗證。

如果一個人真的「回到過去」，並在其外祖母懷他母親之前就殺死了自己的外祖母，他的母親就不會出生，他也就不存在，但是如果他不存在，他怎麼「返回過去」殺死他的外祖母？這就是著名的「外祖母悖論」。

霍金把「外祖母悖論」的結論置放在「不能干預物理律」，即不能干預歷史的層面上。電影中，男主人公通過進入「第五維度」看見了自己原來的生活，他拚命的想要提醒女兒留住當時的自己，但他始終無法改變歷史。不過，他最後成功地給成年後的女兒提示，改變了未來。

根據愛因斯坦的廣義相對論，人類生存的三維空間加上時間軸，構成的是「四維時空」。近年來提出的第五維指的是「能量無界限」。假設無數的時間軸線集合起來，會構成一個時間平面。這個時間平面就是五維空間，它是由無數個四維空間根據某一軸線集合而成的。影片中庫珀就是通過第五維度觀察到他女兒房間的每一個時刻。

劇中的五維空間

如果非要給《星際穿越》 一個定位的話，它可能是科幻電影中少有的溫情電影，愛與人性的主題讓這部影片熠熠生輝。難能可貴的是，在譜寫溫情的同時還能用近乎嚴苛的要求保證影片的科學性，製造一場讓人目不暇接的 太空視覺盛宴。

一部科幻電影奪目的光輝永遠凝聚著團隊辛勤的汗水。這部電影的成功離不開導演的執著，更離不開工作人員處理細節時一絲不苟的態度。

諾蘭堅持科幻片應該有理可依，因此請來了真正的物理大師吉普·索恩擔任製片人之一，參與整個籌備過程。基普是當今世界上研究廣義相對論下的天體物理學領域的領導者之一，他的代表作之一便是《黑洞與時間彎曲》。他的淵博學識成為了《星際穿越》的理論支柱。

影片中幾乎所有地球上的場景都在加拿大艾伯塔省鄉村拍攝。製片設計內森·克勞利專門要求種上500英畝的玉米地，進行實景拍攝，甚至無邊火海也是真實的玉米地燃燒的火焰。

墨菲點燃玉米地

大風吹起無邊沙塵的鏡頭，也是諾蘭製造的人工沙塵暴，是用鼓風機吹動硬紙板粉末拍成的。為了造出沙塵暴在空中的懸停感，諾蘭和團隊花了不少心思。為了讓演員更身臨其境，劇組甚至在攝影棚中人工製造出了「冰川」。

電影里油嘴滑舌的機器人TARS萌到了許多人，諾蘭對它的最初設想就是要跟所有科幻片里的都不一樣。設計團隊用了兩個月時間，使TARS終於可以藉助液壓系統動了起來，就像打電動遊戲一樣用按鈕控制機器的各關節的動作，連它的屏幕也是真實的。

機器人TARS

片中出現的宇宙飛船也都是真實存在過的，拍攝團隊為此還曾專門研究了國際空間站的紀錄片和商業太空公司，搜集了詳實的材料。他們先用3D印表機打出模型，然後請來雕刻家做出零部件。在攝影棚里，諾蘭甚至讓人打造出星空的實景，讓演員坐在飛船里就能看見外面的行星和星雲。

地球末日是科幻電影百用不衰的主題。事實上，末日情結植根於人類內心對地球危機的恐懼，貫穿古今。在古代，人類知識面窄、科學技術落後，對自己無法解釋的現象產生迷信或是畏懼現象，流傳過許多末日謠言。但在科技相對發達的今天，末日謠言仍層出不窮，不禁引人深思。當然，事實勝於雄辯，即便是轟動一時、引起全球各界廣泛議論的「2012世界末日」也不過是一場鬧劇。

但是，這是否意味著所謂的「末日」不會到來呢？答案當然是否定的。地球仍面臨著很多考驗和威脅，比如小行星撞擊地球、資源枯竭、氣候劇變、地磁反轉、超級火山大規模噴發等，即使是在科技不斷進步的今天，這些考驗和威脅也不容易預測和監控。

近年來，科學家們對這些問題越來越關注，各國也都在積極地探索解決辦法。保護地球環境是我們的生存之道，探索太空、尋找宜居星球也將有利於更好地應對地球危機。也許在將來，這些問題都不再成為威脅。

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《航天員》雜誌創刊於2005年10月，由中國載人航天工程辦公室主管、中國航天員中心主辦、中國航天基金會支持、北京太空夢想科技發展有限公司運營，是面向航天界及廣大航天愛好者的權威科普期刊。

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