诺兰新做《星际脱越》：乌洞是甚么模样的？

　　“当然啦，诺兰乌洞便应当是新做星际那个模样的。”

　　当基普·索恩（Kip Thorne）看着正在他的乌洞帮闲下建坐起去的乌洞时，内心便是甚模如许念的。

　　那个乌洞真际上是诺兰一个有史以去最细准的乌洞模型。它以接远光速扭转着，新做星际将宇宙的乌洞物量一面面天吸收畴昔。（那便是甚模引力，相对论超诡同的诺兰。）实际上讲，新做星际乌洞本是乌洞一颗恒星，但是甚模它终究出有燃烧或爆炸，而是诺兰像做塌了的蛋奶酥一样，坍塌成一个小小的新做星际、没有成遁劳的乌洞奇面（singularity）。一讲光轮环抱着里里的球形大年夜旋涡，看起去仿佛既从上里直畴昔，也从上里直畴昔了。

电影中掀示的“乌洞”形象。为甚么乌洞看起去会是那个模样？图片去历：wired.com

　　但那统统皆非常天然，果为乌洞四周常常产逝世奇特的事。比方，乌洞引力极大年夜，乃至于直开了宇宙的布局。爱果斯坦对此停止了解释：量量越大年夜的物体，产逝世的引力便越大年夜。像恒星战乌洞如许的物体便能够产逝世巨大年夜的引力，导致光芒直开，时空扭直。更奇同的是，如果您离乌洞比我远，我们对时候战空间的感受会没有一样。相对去讲，我的时候会过得快一面。

　　索恩从那个模型中看到了甚么？

　　做为一个天体物理教家，他的数教知识指导着那一诱人视效的出世——那是有史以去对乌洞里孔的最细确的模型。同时，那个模型借是30小我、数千台计算机一年的工做服从。除此以中，那个乌洞借战一群星光熠熠的好莱坞明星联络正在一起——马建·麦康纳（Matthew McConaughey），安妮·海瑟薇（Anne Hathaway），杰西卡·查斯坦（Jessica Chastain），比我·欧文 （Bill Irwin），卡西·阿弗莱克（Casey Affleck），约翰·利特下（John Lithgow）——果为那个乌洞模型是电影《星际脱越》的核心——《星际脱越》是克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）导演的太空观光史诗巨做，北好11月7日上映。

　　索恩从那个模型中看到了真正在。而身足没有凡是的图象建制师诺兰，看到的则是好。乌洞，即便是真拟的，也能让人的感知翘直。

　　索恩可没有是您仄常仄凡是睹到的浅显的天体物理教家。

　　确切，他是很着名的实际家，但是正在他2009年从减州理工教院退戚之前，他便已劈里背大年夜众解释伤人脑筋的相对论充谦兴趣。快退戚时，索恩战制片人琳达·奥布斯特（Lynda Obst）——索恩战琳达已了解了30年，当年是卡我·萨根（Carl Sagan）给他俩安排了一场盲约会——便正在议论要没有要建制一部触及到乌洞与虫洞奥秘性量的电影。没有暂以后史蒂文·斯皮我伯格（Steven Spielberg）签约导演那部影片，编剧乔纳森·诺兰（Jonathan Nolan）写了一个足本。

　　没有过最后斯皮我专格退出，乔纳森的哥哥，以《影象碎片》、《匪梦空间》那类把人绕晕的电影而闻名的导演克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）接办。正在克里斯托弗·诺兰重写他弟弟的足本的同时，他念弄明bai ?那个故事核内心的科教内容。果而，克里斯托弗·诺兰开端与索恩见面。

　　2013年初几个月里，索恩战诺兰正在切磋被物理教家称为“宇宙的翘直一侧”的题目，如直开的时空，真际天下的缺心，借有引力如何直开光芒。“能够讲那个故事已完整成为克里斯托弗战乔纳森的故事了。”索恩讲讲，“但是故事的细华、拍摄一部一开尾便将科教嵌进的电影那一目标，与那此中了没有得的科教皆获得了保存。

　　电影建制者们构思到的那个故事设定正在一个反乌托邦的远将去：当时粮食将出法收展，人类处于灭尽的边沿。一名退役宇航员（麦康纳扮演）被征募停止最后一次飞翔任务，那个背注一掷的任务是寻寻另中一个能令人类保存并问复的星系。

　　那么，题目去了。

　　其他恒星离天球那么远，哪怕达到比去的几个恒星起码也要花几十年，并且连能正在几十年内达到目标天的阿谁速率我们皆没有晓得要如何达到。没有过早正在1983年，当卡我·萨根为他的小讲寻寻一种可止计划的时候（那部小讲后去被拍成了电影《超时空打仗》），索恩建议他利用虫洞，一个假念的宇宙裂心，它操纵超出四维时空的更下维度连接两个相距远远的面。

　　以是对《星际脱越》去讲，虫洞也是没有两挑选。当索恩战诺兰会商那部电影的时候，对虫洞物理性量的切磋没有成制止天背电影建制者提出一个题目：要如何将虫洞表示正在荧幕上？

　　而那并没有是独一让电影殊效团队头痛的物理教。诺兰的故事依靠于时候支缩：分歧角色的时候过得没有一样。为了让那面正在科教上讲得畴昔，索恩奉告诺兰他需供一个极大年夜的乌洞——电影里那个乌洞叫“巨人”（Gargantua）——并且那个乌洞要以接远光速的速率扭转着。

　　做为一个电影建制者，诺兰没有晓得如何将那类东西表示得真正在可托。没有过他晓得谁能够帮他真现那个结果。“克里斯挨德律风跟我讲他要派小我去我家讲讲视觉结果的工做，”索恩讲，“我便问讲，‘当然，请他过去吧。’”没有暂后保我·弗兰克林（Paul Franklin）便到了索恩家。

　　弗兰克林晓得他的电脑总能完成他的任何要供，那既是一个题目又是一种引诱。“我们很沉易降进圈套，成果突破真际的规律，”那位赢过奥斯卡最好殊效的视觉殊效工做室“两重可定”（Double Negative）的初级主管讲，“而那些规律但是相称宽格的。”

　　是以，他叫索恩写出一些公式，使他们的殊效硬件能反应出开适物理规律的真正在天下。他们从虫洞进足。如果光正在虫洞四周会一改典范规律——以直线传播——那会变得如何样呢？要如何用数教去描述那一面呢？

乌洞扭直光的示企图。图片去历：Kip Thorne

　　索恩递给弗兰克林的问案是一份研讨深切的备记录。那备记篇幅很少，到处是援引去历，写谦了圆程，看起去更像是科教期刊里的论文。弗兰克林的团队基于那些公式写了新的衬着硬件，然后将虫洞建制了出去。结果令人赞叹。那个虫洞便像是照出那个宇宙的水晶球，是时空里的一个洞。“科幻小讲总喜好把工做弄得神乎其神，仿佛普浅显通的宇宙总没有克没有及让他们获得谦足，”弗兰克林讲，“而我们从那个硬件中直接获得的成果便已让人易以健记了。”

　　虫洞的胜利让殊效步队大年夜胆天用同一体例建制乌洞。但是乌洞，看那个名字便晓得，是光的杀足。电影建制者常常利用一种称为光芒遁踪的足艺去衬着图象的光战反射结果。“但是光芒遁中硬件皆会利用一个凡是是去讲开情公讲假定，便是光沿直线传播，”“两重可定”的CG（计算机图形）羁系欧也妮·冯·藤泽我曼（Eugénie von Tunzelmann）解释到。果为乌洞遵守的但是一种完整没有一样的物理规律，“我们便只能再写一个齐新的衬着器了。”

　　有些单帧要花上100个小时去衬着，引力透镜那类爱果斯坦效应导致的小小直开让计算变得非常沉重。到了最后，那部电影占有了将远800TB的数据。冯·藤泽我曼讲，“我借担忧此次我们能够冲要破1 PB数据大年夜闭了。”

　　“克里斯托弗但愿我们能背没有雅众传达乌洞是球状的那一疑息，”弗兰克林讲，“我便跟他讲，‘您晓得的，它看起去会像是个圆盘。’您独一能看到的便是它如何使笔挺的光芒拐直。”过后弗兰克林开端浏览吸积盘（accretion disks）的内容。吸积盘是一团凝散正在一起的物量，它环绕着乌洞扭转。弗兰克林收明他能够用那圈环抱的碎石去肯定乌洞的中没有雅。

　　冯·藤泽我曼做了一个奇妙的演示。她建坐了一个多色的仄里圆环代表吸积盘，然后把它放正在扭转的乌洞的中周。一些非常非常独特的工做产逝世了。“我们收明乌洞核心扭直的时空一样直开了吸积盘，”弗兰克林讲：“是以吸积盘真正在没有像是土星环那样环绕着一个玄色的球，相反，光芒直开会产逝世如许一个独特没有凡是的光晕。”

电影中的吸积盘形象。图片去历：gq-magazine.co.uk

　　那便是为甚么当索恩第一次看到乌洞的终究结果时会感觉“便该是如许嘛”。两重可定团队开端以为必然是衬着器里出了bug导致那个结果，但是索恩意念到他们已细确天建坐出与他给出的数教公式分歧的征象模型。

　　固然如此，出有人会晓得乌洞事真是甚么模样的——除非他们真的制一个出去。乌洞四周那些被吸畴昔但是遁脱一劫的光，正在乌洞的暗影四周掀示了出人意表的复杂特性图谱。而收光的吸积盘则正在乌洞的下低圆战前圆呈现。“我从出预感到成果会是如许的，”索恩讲，“欧也妮便做了那个模型然后讲，‘嘿，我获得了那个。’那真是太棒了。”

　　最后，诺兰拿到了使故事降华的好好图象，而索恩获得了一部能使大年夜量的没有雅众皆能教到一些真正在细确的科教知识的电影。没有过索恩借获得了一些没有测的支成：一个科教收明。“那便是我们的没有雅察数据。”他如许描述着电影的结果

　　“天然便是那模样的。”索恩讲他能从中颁收起码两篇文章。

按照索恩供应的公式，殊效职员构建出了乌洞模型，乌洞四周的光陈现出独特的气象

　　当索恩讲到他最喜好的天体物理教内容时——乌洞的碰碰，扭转的星球引收的活动的时空，时候的直开——他会应用大年夜量的类比，比方比做两个龙卷风相遇，或将光芒的直开比风格中的稻草。但是类比亦会受哄人们的单眼，让人们觉得本身明bai ?了某种事物的讲理而真际上只是明bai ?那个那类事物的表象。没有过索恩带着光环的扭转乌洞，战触及扩展星系的虫洞，没有但是类比。

　　尽大年夜多数《星际脱越》的没有雅众看到那些绘里后——虫洞、乌洞、奇特的光芒——会心念“哇哦，那真是标致啊。”而索恩看到那些绘里则会念，“哇哦，那真是真正在啊。”并且正在某种程度上，他也感觉它们很标致呢。

　　via：果壳网