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開卷筆記 – 星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像

science-of-interstellar

近年太空片回勇,《Interstellar》是其中一齣,裏面有關太空的科學可算是最前沿,而且有理論物理學家 Kip Thorne 做顧問,以確保片裏的科學都是符合我們現在的認識。這書由 Thorne 由影角片度去介紹這些科學的科普作品。在他將這書討論的科學分為三類:事實 (Truth)、有根據的推測 (Educated Guess) 和想像 (Speculation)。

電影對科學特別嚴謹,在 Thorne 的把關下,他不僅要理論對,還要計算也對。為戲劇效果而生出的某些設定, 往往成為他的難題。在他導言已說,導演 Christopher Nolan 曾要求要超光速航行,但這違反相對論。他跟導演約法二章:戲中不可違反已建立之物理定律和猜想需由科學出發,所以最終超光速沒有出現(但也其實花了他兩星期去說服導演)。不過倒有其他劇情,使他必需使用一些比較極端的設定。

例如劇情需要米勒星球上一小時等於地球七年,這樣的話星球必需非常接近巨人黑洞 (Gargantua),會被其重力撕碎。Thorne 得將黑洞高速自旋,才可以使時間膨脹效應符合導演要求,而且還要將巨人質量推大至太陽的一億倍,並且將米勒星球的自轉等於公轉,使其中一面永遠面向巨人,這樣的重力才不會撕碎星球,又做成滔天巨浪。至於為何巨人會高速自旋?這就沒有解釋了。Thorne 的工作,就是盡量配合所劇情,用可行的物理去設定一個宇宙舞台。

另一個劇情需要就是黑洞的外觀,在設計上想盡量矚目,於是有吸積盤(Acretion disk),但一般圍繞黑同的吸積盤都很高溫並會發出很強的幅射,附近的星球必不適合人類居住。所以在設定上,這是個貧弱的吸積盤,非常地薄,並且正在冷卻中,以至連噴流也沒有,這樣巨人的溫度才與太陽相約。由吸積盤加上重力透鏡效應得出的黑洞畫面,經過小心計算和模擬,成為這戲的標誌。

戲中也有一些稍不符合科學的情節,例如主角由在停註軌道的永續號座漫遊者號到米勒星,必需使用重力彈弓才夠力到達。在對白上說「我們可以繞過那粒中子星」,但事實上中子星並不夠力,必需使用小型黑洞。但若果情節上又出現一個黑洞,恐怕會混淆觀眾,所以就變成中子星了。又例如,在米勒星上見到的巨人,在這近距離上其實應該佔半邊天,但在劇情這麼早就看到這般驚人景象,會使之後墜入巨人的畫面有失震撼,所以就變成很小。

至於蟲洞,在上映時有些科學家質疑其可能性,說將其放在太陽系必然會做成影響。這其實有很多猜想和假設,Thorne 假設物理定律容許蟲洞存在,而建造者又可保持其張開,並能使其內部和周邊翹曲空間和時間,這都是很極端的假設,就連他本人也認為這種蟲洞不太可能存在。不過科幻電影理應就將某些假設推到極限。在這些假設下,蟲洞的重力被設定為遠低於地球的,所以對太陽系沒有做成很大的影響。

主角墜入黑洞當中,沒有被重力撕碎,也是理論上可行的設計,Thorne 假設裏面有一個下落奇異點和一個外飛奇異點,使這黑洞比較「溫馴」,雖然仍有強的潮汐力,但只要跨越視界的速度夠快,就有可能存活下來。奇異點長甚麼樣子當然沒人知道,所以畫面由製作團隊自由發揮。

奇異點後的第五次元當然也是極端猜想,是可以發揮想像力之處。首先若要五次元世界能有畫面,就不能用捲曲的,而要用一些特別三文治結構。而這空間(「體」)和我們世界(「膜」)的關係,導演設定了一些規則:有形之物不得通過「體」溯時光再進入「膜」,只有重力能夠攜帶訊息進入。這就成為戲穚關鍵,讓主角可以將地球上重力異常的訊息傳至他女兒處,使人類能夠得以脫離正在衰落的地球。戲中的超立方體,以三度空間去表示(因為主角是三度空間人,只能活在三度空間),這當中有一定的設計,但主要還是猜想。

書另外也提出一些非物理學的猜想,例如地球的環境變異,枯萎病的肆虐,Thorne 當然不是專家,但他也找了好些這方面的權威一起討論過當中的可能性。

這書討論電影裏的各種科學,寫得有趣也不太難明,而且發揮了最極端的科學想像。可以看到科學原理與劇情創作之間有著張力,以至其實電影裏的宇宙,至少在我們現在的觀點來看,是極不可能發生的,但理論上仍然可行。作者希望這種嚴謹,能夠引起更多人對科學的興趣。不過對我來說,故事還是有點太濫情,而且這濫情是由導演特地設計,不惜將科學設定推到極至,這可能解釋了一點為何我覺得電影偉大不宏大

Jacky20 Nov 15 1:49 pm 寫關於書籍, 科幻, 科技

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