科学圈怎么吐槽《星际穿越》?
克里斯托弗·诺兰的新作《星际穿越》已经于11月7日在北美上映,11月12日登陆中国。这部片子的一个重大看点是,片中给出了有史以来最为真实的黑洞模拟,而创作这个模拟的人,则是著名物理学家基普·索恩(Kip Thorne)。按照索恩的说法,这个模拟的数据够他发表两篇论文了。很多评论者也因此盛赞这是“最科学的科幻电影”。
不过,虽然黑洞本身的模拟有索恩坐镇,电影其他部分的科学就无懈可击了吗?显然,科学圈子并不这么认为,也没有被索恩这个“大牌”吓到。以下,就是来自科研界和科学传播界的吐槽。
警告:
1.吐槽部分有中度剧透。
2.即便不考虑剧透,先看吐槽也可能影响观影体验。
罗伯托·特罗塔(Roberto Trotta),天体物理学家,伦敦帝国学院高级讲师“主要太空船永恒号(Endurance)的设定相当不错。绕轴旋转为漫长旅途提供重力,这很好。窗子的位置和光影旋转的关系,干得漂亮。但我要批评一点:看不见燃料箱。要进行星际太空旅行,你需要大量的燃料,飞船一大部分质量都应该被燃料占据才对,难以想象永恒号要用什么样的方式推进。这个问题在他们抵达土星的时候就非常明显了:怎么减速?你得在飞船前面装一个大火箭,和你开始用来加速的火箭一样大才行。就这么简单,不然你就会错过行星直接擦身而过。电影里那点儿反推火箭实在是太小了。
编者注:另一方面,如果船员人数这么少,大部分时间又都在冬眠,那么这艘船看起来好像也的确太大了……也许那些看起来是生活舱的其实是燃料舱?但这又带来另一个问题:燃料舱又不需要人造重力,干嘛摆在外圈浪费能量呢。
环形太空船是标准的长途旅行装备,不过考虑到燃料需求,这还是太小了。图片来源:Interstellar剧照
“此外,两年时间抵达土星在我看来似乎……短了一点儿。如果使用燃料效率最高的办法抵达,那么会花大约4.7年,还得是在行星排列在最佳位置的时候。‘新地平线’探测器的确只花了2年4个月就飞到了土星,但那是因为人家的目的地是冥王星,飞过土星不必减速。如果你想在土星停一下,花的时间就要多很多,因为你得踩刹车才能入轨。
编者注:理论上讲不减速倒是也可以,你可以高速一头直接撞进虫洞去(如果对驾驶精度足够自信),不过从画面上来看,他们在土星附近的速度还是太慢了。
“黑洞的视觉效果呈现——一团发光物质围绕着它,并逐渐被引力吞掉——是相当合理的。但是如果你进入了这个区域,那你要么会被灼热的伽马辐射杀死,要么会被引力撕开。离黑洞非常近的时候,你脚底的引力会比头顶的大很多,所以你会变成意大利面条——被撕扯成细细的一条物质。
掉进黑洞的2.5种死法。视频来源:胥瑞琦
“电影的数学外衣相当不错——比如,黑板上的公式真的是教科书上的广义相对论公式,科学极客看了肯定心中暗爽。后来剧本说这些公式会失效,因为科学家还不理解引力和量子机制如何共同作用,这也很公允。但是电影解决这个问题的办法不过是派一个机器人下到黑洞那边去送回‘量子数据’——就这么简单?这讲不通啊。听起来只是他们编出来用以推进剧情发展的,背后没有真的物理学。”
编者注:并且能靠秒针莫尔斯电码传递的数据量,也太少了吧……
虽然公式对了是好事儿,但是除了大学课堂上,应该没有别的场合需要把基本公式在黑板上写一遍了吧……图片来源:Interstellar剧照
菲尔·普莱特(Phil Plait),天文学家,著名天文博客“糟糕天文学”博主“电影里NASA已经几十年没有拿到像样的资金了,他们怎么就能发射几十艘载人飞船呢?每艘恐怕花费得上千亿美元吧。而且不可思议的是,这些飞船都是从紧贴办公楼的一个地下竖井发射出来的。我们不清楚为啥飞船一定要载人而不能全自动操控,也不清楚为什么传回来的数据只能是低带宽的、没多少信息,在我看来这只是厚着脸皮拿出来的粗糙剧情道具,以便让库帕和他的船员不得不亲自去看一眼。
编者注:现实中NASA的经费大概只有电影里展现的零头……但是万一人家美国政府就是突然醒悟,在军队都没了的情况下还愿意全力支持太空事业呢?就算是美好理想吧。
“库帕成功驾驶飞船穿越了虫洞,在另一边他们发现了三个行星——不知怎么的它们围绕着一个黑洞。看到这里我长叹一口气。这些行星从哪里得到热量和光线啊?好像没有恒星不行吧。热量肯定不是来自黑洞本身的,因为接下来库帕(无可避免地)要下到
黑洞里面去,他也没被烤熟。所以这些行星明明附近没有热源,不知怎么的却适宜居住。
“其中一颗行星距离黑洞很近,以至于出现了强烈的时间扭曲,表面一小时等于地球上七年。我认识的好几个天体物理学家都认为在这个距离上,黑洞的潮汐力应该足以摧毁行星,但实际数学推演的结果还不清楚。他们还在计算这个问题。
道理我都懂了,但行星为什么离黑洞那么近呢?图片来源:Interstellar剧照
“船员在这颗行星表面发现了周期性的滔天巨浪,大浪并没有得到解释,想来是黑洞引发的潮汐力吧——但是距离黑洞这么近,这颗行星恐怕早该被潮汐锁定了,一面永远面向黑洞。这意味着会有巨大的海水鼓包出现在正对黑洞和背向黑洞的两个方向,但是这俩鼓包相对行星表面是不会移动的,所以也不该有浪。”
罗伯特·奈耶(Robert Naeye),天文学家,《天空和望远镜》杂志总编“科学方面我最大的意见是当船员抵达其他星系的时候。明明没有足够的燃料拜访所有行星,却要肉身亲自前往。这引发了船员之间的有趣讨论,因为他们要决定拜访哪颗行星、按照什么顺序。可是现实中,未来的宇航员会先架起望远镜,从远处研究行星大气。使用光谱学,他们能快速而高效低决定哪些星球的环境更适合人类居住。事实上,如果国会肯掏钱,NASA在接下来十年里就能在地球上建起这样一台望远镜——‘类地行星发现者’(TPF)。如果库帕的船员在太空船上架设一台类似望远镜,他们就不必浪费时间在头两个星球上了。当然,省去了登陆也就意味着失去了剧情最富戏剧性的几个瞬间……
“电影制作者花了很大的工夫渲染出科学上准确的黑洞,包括光的弯曲。但是他们好像忽略了多普勒效应和相对论性射束效应。吸积盘快速环绕着黑洞旋转,其中总会有些面向观察者飞来、另一些远离观察者而去,飞来的那些物质看起来应该更蓝也更亮才对。而且虽然电影展现了明亮的吸积盘,可是这些被吸过来的物质却没有显而易见的来源(比如附近的恒星)。”
吸积盘发出的光在我们看来其实是不对称的:因为灼热气体环绕黑洞的速度太快,所以假如图中气体俯视是逆时针旋转,那么左边的气体会向我们飞来,而右边的气体则会离我们而去。这张图只显示了相对论性射束效应(亮暗变化),没有显示多普勒效应(红蓝变化)。图片来源:Chris Reynolds
但总之,吐槽归吐槽,欣赏归欣赏。为了剧情,好莱坞商业片不可避免地要碰到科学的边界,它有了这么多吐槽之处也只是因为它涉及的科学内容太多了——毕竟,如天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson)所说,它展现了最好的零重力、时间稀释和空间翘曲,更不用说虫洞和黑洞。或者,像罗伯托·特罗塔承认的一样,“这本来就是个难活儿啊!”
在《星际穿越》之前,从来没有一部电影能引发全民性的科学讨论浪潮,因为这部影片号称史上最“烧脑”的电影,导演诺兰也获封“烧脑教教主”。
虽然被指责“烧脑”和“高冷”,克里斯托弗·诺兰执导的《星际穿越》在中国上映后依然引发观影浪潮。
记者走访成都各大影院发现,由于周末,该片的IMAX票几乎一票难求,影迷在影院排长队购票入场,成都女影迷王小姐告诉记者:“票太难买了,今天专门去电影院看到排起好长的队,只有躲过高峰期,过段时间再去看。”
诺兰之前的作品《盗梦空间》与《蝙蝠侠黑暗骑士崛起》共取得近10亿人民币的票房成绩,截至昨日,《星际穿越》票房已经上亿,业内认为10亿的成绩将是本片的票房“底线”。
一手烧脑
理科男点赞 逻辑严谨漏洞少
只是“飞船接近黑洞居然没事,很奇怪”
《星际穿越》中诺兰继续坚持严谨“苛刻”的路线,不仅邀得基普·索恩随时“现场教学”,更将作为编剧之一的弟弟乔纳森·诺兰送往“专业补习班”研究理论。
于是,其他科幻片存在的物理硬伤在《星际穿越》比较难寻。
成都某大学数学系的陈老师是科幻迷,他是上周六和几位好友邀约去看《星际穿越》的,看完后对本报记者说:“这部电影一看就是在向当年那部《2001太空漫游》致敬,总的来说这部电影逻辑算很严谨,黑洞的视觉效果经过精密的运算后呈现出来很震撼。”不过他又指出,电影里还是有些情节在科学上讲不通,“电影里飞船接近黑洞边缘居然没任何事情发生这很奇怪,黑洞质量非常大,越接近它造成的引力差就会越大,这就是黑洞潮汐力,这个力甚至可以把飞船撕成碎片。”
一手催泪
文科女吐槽 脑洞炸掉看不懂
“还好那段父女情很感人,值回票价了”
人气甚旺的《星际穿越》也绝非人见人爱,在媒体工作的余先生就告诉记者:“前面20分钟节奏太慢,都快看睡着了,还没有《哥斯拉》看着爽。”而该片槽点最多的莫过于定位过于高冷,因为片中涉及到太多专业的
科学知识,要完全领会电影内涵,看片前不恶补一些必要的物理常识是不行滴。据记者调查,在网上反映这部电影晦涩难懂的基本都是文科生,“弯曲时间”、“宇宙黑洞”、“引力使光扭曲”等名词对他们来说的确让人崩溃。有个叫水草的女网友说:“这电影简直是女文科生的噩梦,走出影院我脑袋还是蒙的,还好故事里那段父女情很感人,也算是值回票价了。”
解读
文科生看懂《星际穿越》应掌握怎样的“姿势”?
果然“烧脑”。不少文科生在观影之后纷纷吐槽,电影里充斥着大量关于相对论、量子力学、黑洞、虫洞、五维空间等物理学理论让人傻傻分不清。
那应该如何看懂这部电影?华西都市报记者最近从华纳片方获得了一份特殊的视频资料,电影艺术顾问、著名物理学家基普·索恩(Kip Thorne)和导演诺兰都现身说法,他们从几个方面指点了应该如何更好地欣赏《星际穿越》。
姿势NO.1
进入虫洞与黑洞前请先打开脑洞
《星际穿越》是诺兰的首部太空题材电影,他邀得天体物理学家基普·索恩联手呈现最科学严谨的硬科幻“神作”,人类最为好奇、神秘莫测的“虫洞”及“黑洞”也首次以爱因斯坦广义相对论方程式惊艳现身。虫洞与黑洞是贯穿整个电影的重要线索,如果没有虫洞,男主角不会穿越到另外一个星际;如果没有黑洞,他也不会被抛入五维空间,最后完成了一巧妙的时间“轮回”。
姿势NO.2
想象一堵“时间墙”假装在五维空间
我们初中就曾学过一维数轴,二维平面,三维立体。现在宇宙学家将时间看作第四维,而五维空间指的是能量无界限,是由无数个第四维时间组成的平面。想象一下,就像你面前有一堵墙由无数的竖线组成,每一条竖线就是一条第四维时间线,透过每一条时间线都能看到在这个时间点三维空间里发生的事情。
就在库珀从飞船中弹射出来不久,他落入了一个由他家书房组成的高维空间里。对此,基普·索恩的解释是这是一个四维超正方体在三维空间的投影。电影中的五维,实际上包含了时间这一维度,多出来的那个空间维,则是可以让库珀迅速回到
太阳系的捷径。
这个超立方体的一个“面”在三维空间中,实际上是一个有体积的空间,刚好和库珀家的书房重合(宇宙中相距百万光年,在高维空间里也许只有数米,从黑洞到地球瞬间就可以返回),而那个时间维度又可以轻松让库珀通过引力影响过去(譬如风沙落地的痕迹),最后通过引力操纵手表的指针,传递给女儿世界内部关于量子引力的关键信息,最终使得人类得以操纵引力离开地球——在我看来这一段是最煽情的:能够穿透不同维度的,除了引力,还有爱。
姿势NO.3
看片前恶补下爱因斯坦“相对论”
相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由阿尔伯特·爱因斯坦创立,并提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。
根据“相对论”原理,人类有可能完成时间旅行回到未来或过去,如果你在太空中的速度足够快。
姿势NO.4
知道万有引力不如知道“爱有引力”
在整部影片中,提到最多的两个词,应该就是“时间”和“引力”了,这两个词恰是影片故事的关键所在。布兰特说“他们”是更高级的文明,在他们的世界,时间可以以物质的方式存在,回到过去如同走下一座山谷,到达未来如同爬山一座山峰。这如同预言一般的话语最终成为现实,而那个“他们”其实就是未来的人类。
诺兰认为,引力是世界一切力量之源,是通往各维度空间的唯一桥梁,拯救世界的关键力量。而“引力”,除了它本身的含义,还有着深一层的意义。在片中,这种“引力”就是存在与库珀和女儿墨菲之间的亲情和爱。从这个角度讲,《星际穿越》堪称是硬科幻的外壳包裹着一颗柔软的内心,文科生,你看懂了吗?
诺兰新作《星际穿越》给出了有史以来最为真实的黑洞模拟,创作这个模拟的人是著名物理学家基普·索恩。虽然黑洞本身的模拟有索恩坐镇,电影其他部分的科学就无懈可击了吗?显然,科学圈子并不这么认为。
罗伯托·特罗塔(Roberto Trotta)
天体物理学家,伦敦帝国学院高级讲师
“主要太空船永恒号的设定相当不错。绕轴旋转为漫长旅途提供重力,这很好。窗子的位置和光影旋转的关系,干得漂亮。但我要批评一点:看不见燃料箱。要进行星际太空旅行,你需要大量的燃料,飞船一大部分质量都应该被燃料占据才对,难以想象永恒号要用什么样的方式推进。这个问题在他们抵达土星时就非常明显了:怎么减速?你得在飞船前面装一个大火箭,和你开始用来加速的火箭一样大才行。就这么简单,不然你就会错过行星直接擦身而过。电影里那点儿反推火箭实在是太小了。
“此外,两年时间抵达土星在我看来似乎短了点。如果使用燃料效率最高的办法,会花大约4.7年,还得是在行星排列在最佳位置的时候。 新地平线 探测器的确只花了2年4个月就飞到了土星,但那是因为目的地是冥王星,飞过土星不必减速。如果你想在土星停一下,花的时间就要多很多,因为你得踩刹车才能入轨。
“黑洞的视觉效果呈现——一团发光物质围绕着它,并逐渐被引力吞掉——是相当合理的。但如果你进入这个区域,那你要么会被灼热的伽马辐射杀死,要么会被引力撕开。离黑洞非常近的时候,你脚底的引力会比头顶的大很多,所以你会变成意大利面条——被撕扯成细细的一条物质。
“电影的数学外衣相当不错。比如,黑板上的公式真的是教科书上的广义相对论公式。后来剧本说这些公式会失效,因为科学家还不理解引力和量子机制如何共同作用,这也很公允。但是电影解决这个问题的办法不过是派一个机器人下到黑洞那边去送回 量子数据 。就这么简单?这讲不通啊。听起来只是他们编出来用以推进剧情发展的,背后没有真的物理学。”
菲尔·普莱特(Phil Plait)
天文学家,天文博客“糟糕天文学”博主
“电影里NASA已经几十年没有拿到像样的资金了,怎么就能发射几十艘载人飞船呢?每艘恐怕得花费上千亿美元吧。不可思议的是,这些飞船都是从紧贴办公楼的一个地下竖井发射出来的。我不清楚为啥飞船一定要载人而不能全自动操控,也不清楚为什么传回的数据只能是低带宽、没多少信息的,在我看来这只是厚着脸皮拿出来的粗糙剧情道具,以便让库帕和他的船员不得不亲自去看一眼。
“库帕成功驾驶飞船穿越了虫洞,在另一边他们发现了三个行星——不知怎么的它们围绕着一个黑洞。看到这里我长叹一口气。这些行星从哪里得到热量和光线啊?好像没有恒星不行吧。热量肯定不是来自黑洞本身的,因为接下来库帕(无可避免地)要下到黑洞里面去,他也没被烤熟。这些行星明明附近没有热源,不知怎么却适宜居住。
“其中一颗行星距离黑洞很近,以至于出现了强烈的时间扭曲,表面一小时等于地球上七年。我认识的好几个天体物理学家都认为在这个距离上,黑洞的潮汐力应该足以摧毁行星。他们还在计算这个问题。
“船员在这颗行星表面发现了周期性的滔天巨浪,大浪并没有得到解释,想来是黑洞引发的潮汐力吧——但是距离黑洞这么近,这颗行星恐怕早该被潮汐锁定了,一面永远面向黑洞。这意味着会有巨大的海水鼓包出现在正对黑洞和背向黑洞的两个方向,但是这俩鼓包相对行星表面是不会移动的,所以也不该有浪。”
罗伯特·奈耶(Robert Naeye)
天文学家,《天空和望远镜》杂志总编
“科学方面我最大的意见是当船员抵达其他星系的时候。明明没有足够的燃料拜访所有行星,却要亲自前往。这引发了船员之间的有趣讨论,因为他们要决定拜访哪颗行星、按照什么顺序。但现实中,未来的宇航员会先架起望远镜,从远处研究行星大气。使用光谱学,他们能快速而高效地决定哪些星球的环境更适合居住。事实上,如果国会肯掏钱,NASA在接下来十年里就能在地球上建起这样一台望远镜—— 类地行星发现者 。如果库帕的船员在太空船上架设一台类似望远镜,他们就不必浪费时间在头两个星球上了。当然,省去了登陆也就意味着失去了剧情最富戏剧性的几个瞬间。
“电影制作者花了很大工夫渲染出科学上准确的黑洞,包括光的弯曲。但他们好像忽略了多普勒效应和相对论性射束效应。吸积盘快速环绕着黑洞旋转,其中总会有些面向观察者飞来、另一些远离观察者而去,飞来的那些物质看起来应该更蓝更亮。而且虽然电影展现了明亮的吸积盘,但这些被吸过来的物质却没有显而易见的来源(如附近的恒星)。”