星际穿越电影海报-科幻经典《星际穿越》8月2日重映！马修麦康纳被迫告别地球踏上太空之旅

克里斯托弗·诺兰凭借指导《星际穿越》入围第41届美国科幻恐怖电影奖土星奖最佳导演。2014年末,《星际穿越》再一次在中国引发了科幻浪潮,《星际穿越》中的科学事实、猜想和推测引起了观众的无限兴趣。而黑洞卡冈都亚在电影中扮演了重要角色。

图1为《星际穿越》海报

黑洞—光都无法逃逸的牢笼

黑洞是由弯曲的空间和弯曲的时间构成的,除此无他。

假如你是一只蚂蚁,生活在一张儿童蹦床上——那种由高高立柱支撑起来的橡皮膜。此时,一块很重的石头落在其上,把橡皮膜拉向下方。不过,你是一只失明了的蚂蚁,看不见立柱、石头或者弯曲的橡皮膜。但你是一只聪明的蚂蚁,你怀疑自己生活于其中的整个橡皮膜(宇宙)是弯曲的。为了验证橡皮膜的形态,你先在橡皮膜上方靠外围的区域绕了一圈,并测量了圆圈的周长,然后你从这个圆圈的一头穿过中心点径直爬到另一头,并测量了圆圈的直径。如果你所在的世界是平直的,那么圆圈的周长和直径的比值应该正好等于圆周率。可是在蹦床上,你发现圆圈的周长比直径还要小得多。这让你肯定,你的宇宙是高度弯曲的。

图2为爬在橡皮膜上的蚂蚁

在无自旋的黑洞周围,空间弯曲和蹦床类似。取黑洞的赤道面切片,你就会得到一个二维的表面。从高维空间中看,这个表面的弯曲方式和蹦床一样。图3展示了黑洞弯曲的空间,看起来和图1一样,只是我们移去了立柱和蚂蚁,并在黑洞中心用奇点代替了石头。

图3:黑洞的弯曲空间

奇点是一个非常小的区域,在那里二维表面变成了一个点,所以空间才会产生“无限扭曲”。在奇点处,潮汐力无限强大,任何已知物体都会被拉伸和挤压到无法存在。

蹦床的弯曲是由石头的重量产生的。同样地,我们可能会猜想,黑洞的空间弯曲也来自奇点。但并非如此。事实上,它是由引起空间弯曲的巨大能量造成的。

正如准备射箭时拉开一张硬弓需要很多能量一样,空间弯曲也需要大量能量。而与弯曲的弓存储了弯曲能量类似(直到松开弦,能量才会从弓传送到箭上),弯曲能量也存储在黑洞的弯曲空间中,对黑洞来说,弯曲能量是如此巨大,以至于它本身就可以产生空间弯曲。空间弯曲这种非线性、自我循环式的行为违反了我们的日常经验,却正是爱因斯坦相对论物理定律的一个基本特性。这有点儿像科幻小说中,主人公回到过去并孕育了自己的情节。(《前目的地》这个电影有这样的情节。)

这种自我循环式的空间弯曲并不在太阳系中发生。空间弯曲在整个太阳系中都显得非常小,这种能量也微不足道,远达不到产生循环式弯曲的级别。太阳系内几乎所有的空间弯曲都是由质量,包括太阳的质量、地球的质量、其他行星的质量直接产生的。相反,黑洞的空间弯曲则完全由弯曲自身造成。

黑洞卡冈都亚的构造:推测却无法证实

如果我们知道黑洞的质量和它的自旋速度,那么通过爱因斯坦的相对论物理定律,我们便可以推算出黑洞的其他性质:大小、引力强度、视界在赤道附近因离心力而向外延伸的程度,以及黑洞对其背后天体所产生的引力透镜效应的细节,甚至黑洞所有的性质。(就好像一旦知道了我的体重和奔跑速度,就能推断出关于我的一切)正如电影《星际穿越》所展示的,通过研究米勒星球的性质,物理学家通过相对论推断出卡冈都亚的质量和自旋速度,从而了解关于此黑洞的所有事情。

而对于卡冈都亚的结构奥妙,只能去推测而无法证实。

《星际穿越》的科学顾问基普·索恩在解读星际穿越的时候,曾经对卡冈都亚做了合理大胆地推测。

图4为卡冈都亚的结构

在如图的卡冈都亚周围,有一个类似“火壳”的东西。引力在黑洞附近是如此强大,空间和时间弯曲是如此强烈,以至于光线会被困在视界外的轨道上,绕着黑洞一圈又一圈地转动,很长时间后才可以逃脱。这些禁锢光线的轨道不稳定,因为光线最终总会逃离它们。索恩教授喜欢称这些暂时被禁锢的光线为“火壳”。

可能《星际穿越》在中国引起的热潮已经过去,但通过这部电影我们可以更大程度地去了解宇宙,了解那些神秘的科学力量。电影中的每一个华丽特效都是一场严谨的科学追求,希望中国未来的科幻电影也要有如此探索的精神。

出品:科普中国

制作:北京邮电大学 战博豪

监制:中国科学院计算机网络信息中心

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由克里斯托弗诺兰执导的经典科幻烧脑巨制《星际穿越》即将于8月2日在内地影院重映,日前影片曝光了太空羁旅版预告片和海报。

这版预告展现了地球上如末日般的荒凉景象,也有马修麦康纳饰演的宇航员库珀被迫告别地球,踏上寻找新家园的太空未知之旅。宏大惊险的宇宙旅行,触动人心的亲情牵绊,一个太空行者也是一个父亲的故事,准备好跟太阳系再见了吗?、你要在见女儿和人类未来之间,做出选择。、我们会找到办法的。时隔六年,《星际穿越》还是那个让人只回顾预告就很感动的精彩电影。

不要温和地走进那个良夜,这是英国诗人狄兰托马斯创作于20世纪中期的诗歌,同时也是《星际穿越》中反复出现的一句台词。此次发布的海报中,与这句话一同出现的,是片中库珀与墨菲父女二人亲密地站在自家农场上,满怀希望地仰望天空的画面。

《星际穿越》2014年上映后在全球收获6.779亿美元票房(中国内地约1.02亿美元票房),拿下奥斯卡最佳视效效果大奖,豆瓣斩获9.3分超高评价,与《盗梦空间》并列位居诺兰作品豆瓣评分第一位,六年间收获了无数好评,成为了一代科幻经典。如今影片时隔六年在内地重映,当年错过的小伙伴们可以不再遗憾了。

另外,影片的主演最近也有新消息。

库珀饰演者马修麦康纳还将于10月20日发行自己的首部回忆录《绿灯》(Greenlights,暂译),他解释为何新书定名为《绿灯》,我们都不喜欢红灯和黄灯,因为它们占用了我们的时间。我们意识到它们最终都会变为绿灯,那就是它们表达出它们韵律的时刻。那是人生如诗的时刻,我们开始同时得到我们想要和需要的东西。马修还表示,这本书是一封献给生活的情书。

小女孩墨菲的饰演者麦肯芝弗依,她与凯特温斯莱特合作的新片《黑骏马》被Disney+从康斯坦丁影业手中接下,将于今年直接流媒体上线。该片由阿什利阿维斯(《槲寄生的问题》)自编自导,改编自安娜休厄尔1877年完成的同名畅销小说,聚焦一个17岁女孩乔和一匹深受喜爱的野性骏马,后者帮前者走出父母双亡的创伤,双方关系充满爱、信任和治愈。麦肯芝弗依饰演女孩,凯特温斯莱特配音马。

由传奇导演克里斯托弗·诺兰执导的经典科幻烧脑巨制《星际穿越》国内重映定档8月2日,今日曝光了“宇宙奇观”版制作特辑及海报。诺兰联手诺贝尔物理学奖获奖者、著名天体物理学家基普·索恩,首次以最科学的方式在银幕呈现宇宙虫洞与黑洞奇观,造就了影片令人叹为观止的震撼视效。太空奇景与片中人类命运相映成辉,动人心弦,魅力非凡。影片将于8月2日重登银幕,走进影院再次感受“瞬间未来”的惊奇体验。

联手霍金好友基普·索恩 诺兰科学打造宇宙奇观

此次发布的“宇宙奇观”版制作特辑讲述了《星际穿越》中令人叹为观止的虫洞及黑洞奇观,从构思到最终展现的整个过程。诺兰自述道,整个影片的最初想法来自于对世界运行机制的一种思考,想要以一种真实而科学的方式将万有引力、光与“透镜效应”所造就的宇宙景象在大银幕上完整呈现。为了实现这个大胆的初衷,诺兰专门请来了天体物理学家基普·索恩担任顾问,确保影片从一开始就严格遵照爱因斯坦的广义相对论方程式以“硬科幻”的方式呈现出虫洞及黑洞的真实面貌。

索恩作为当今太空学领域最权威的专家,与斯蒂芬·霍金是好友,并于2017年摘得诺贝尔物理学奖。特辑中索恩写了整个黑板的方程式,充分体现了以诺兰与索恩为代表的主创们严谨的态度。电影最终呈现的虫洞与黑洞,神秘莫测,绚烂瑰丽,流露出一种吞噬万物的迷人特质,震撼非凡。值得一提的是,这也是一直以来未见其形的神秘虫洞与黑洞首次具象化现身银幕,成为流传影史的经典画面。影片重映之际,观众有幸再次见证这场令人叹为观止的银幕奇观。

诺兰式关怀再现大银幕 展现理性严谨别样浪漫

华纳兄弟影片公司出品、克里斯托弗·诺兰执导的科幻烧脑巨制《星际穿越》将于8月2日正式登陆全国院线。