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揭秘《星际穿越》中呈现的虫洞与黑洞之谜

  一个白热的物质环围绕着黑洞形成一个球形的大涡流,看起来好像在上面和下面同时弯曲过来。这是影片《星际穿越》中所呈现出的黑洞,它正以接近光速的速度进行着旋转,同时其巨大的引力拖拽着周围的时空并一起运动。而这幅黑洞的影像可以说很接近现实。

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  几乎不可能的电脑特效

  2014年底上映的好莱坞科幻大片《星际穿越》,讲述的是一队探险家利用新发现的虫洞,在广袤的宇宙中进行星际航行的故事。

  关于黑洞和虫洞,我们在数学上、或者在科普写作中都有了很多表达,但基于科学理论的、直观的影像呈现,这部影片是第一个尝试的。为了保证银幕上黑洞和虫洞的真实性,影片制作方请来了大名鼎鼎的黑洞和虫洞研究专家基普·索恩作为科学顾问。

  电影制作者所提出的故事是在一个遥远的未来,气候变化影响到农业,大部分农作物无法种植,地球上只剩下玉米一种粮食可以种植,人类处在灭绝的边缘。一位退役的宇航员被征召来进行最后一次的飞行,一个不顾一切的尝试,去寻找新的可适宜居住的星球来拯救人类的命运。

  然而我们都知道,其他的恒星离地球都非常非常远,距离最近的比邻星离我们大约有4.22光年,而远的可达数百亿光年。即使以接近光的速度去抵达比邻星,都要花费好几年的时间,更何况其它星球?那么,怎样才能实现真正的星际旅行呢?其实早在1983年,著名科普作家卡尔·萨根所写的小说《接触》(后来拍成了电影((超时空接触》)就面临着同样的问题,当萨根把这个困惑告诉好友索恩时,索恩认为人类真要想进行星际旅行,只能走捷径、抄近道,他建议可以利用虫洞,一个通过高维时空来连接宇宙中两个点的假想的快捷通道。

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  如今,《星际穿越》中的宇宙航行仍然需要虫洞。不过这次,作为《星际穿越》执行制片人的索恩得需要帮助电影制作者们解决一个很具体的难题—如何科学准确地在银幕上呈现出虫洞。

  这并不是电影特效团队所头疼的唯一物理学问题。《星际穿越》的故事是基于时间膨胀效应——时间对于不同角色来说流逝的速度不一样。为了使电影中时间膨胀效应变得更加科学合理,索恩认为需要一个大质量的黑洞一一在电影里被叫做“卡冈图雅”——并以接近光速来旋转。作为这部影片的导演,克里斯托弗·诺兰完全不知道黑洞是什么样子。好在有索恩的帮助,《星际穿越》呈现出了一个与现实十分接近的虫洞和黑洞。

  极为壮美的虫洞和黑洞

  《星际穿越》拥有一个超过30名电脑专家的电脑特效团队,这个团队的带头人富兰克林曾获得过奥斯卡最佳视觉效果奖。现在为了制作出完美的银幕效果,他们搬来了数千台电脑,在索恩的指导下,开始了黑洞和虫洞的银幕制作。

  虫洞和黑洞的呈现都跟其附近光的弯曲有关,因为黑洞和虫洞都具有巨大的引力,经过其附近的光线不可避免发生弯曲。以前的电影制作人通常用一种被称为“光线跟踪”的技术来处理宇宙科幻大片中的光线和反射,但这种光线跟踪软件通常的合理假设是光线总是走直线的,而黑洞和虫洞,是宇宙中的极端现象,光线是要走弯路的。因此,电脑特效团队不得不重新编译一个新的渲染软件,他们请求索恩算出一些方 基普·索恩看了看在他帮助下制造出的黑洞,然后想了想说,“那就对了,那就是它该有的模样。”电影特效最终呈现的图像,正是索恩所认为的最真实的黑洞图像,而对于那些《星际穿越》的观众来说,他们看到电影中的这些影像——虫洞、黑洞以及怪异的光线后,会说,“哇噢!那个真美。”

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  是的,它们不仅美丽,而且还很真实。

  为艺术而做的妥协

  最后,我们要强调一下,尽管《星际穿越》里的黑洞是很真实地展现出来了,但严格来说并不是真正的精确。事实上一些其他的效应被忽略了。如果把它们都考虑进去的话,旋转黑洞的吸积盘的一侧会更亮且呈现蓝色,另一侧则更暗且呈现红色。最终,吸积盘看起来很不对称。但是电影特效团队认为这可能会导致广大电影观众一头雾水,而且缺乏震撼性,所以为了艺术性,他们忽略了这个效应。

提示:推荐使用BitComet、Utorrent、QQ旋风、迅雷下载。喜欢在线看的朋友可以把种子上传到百度网盘、115网盘,离线下载完手机电脑都可以在线看。

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