“當(dāng)然啦，黑洞就應(yīng)當(dāng)是這個(gè)樣子的。”當(dāng)基普·索恩（Kip）望著在他的幫助下完善上去的黑洞時(shí)，心中便是這樣想的。
這個(gè)黑洞似乎是一個(gè)有史以來最精準(zhǔn)的黑洞模型。在《星際穿越》的影片里，它以接近光速旋轉(zhuǎn)著，將宇宙的物質(zhì)一點(diǎn)點(diǎn)地吸引過去。（這就是引力，相對論超奇特的。）理論上講，黑洞本是一顆星體，但是它最終沒有熄滅或爆燃，而是像做塌了的蛋奶酥一樣，崩塌成一個(gè)小小的、不可逃逸的奇點(diǎn)（）。一道光輪環(huán)繞著上面的球狀大旋渦，看上去好像既從里面彎過去，也從下邊彎過去了。
影片中展示的“黑洞”形象。為何黑洞看上去會(huì)是這個(gè)樣子？圖片來源：
但這一切都非常自然，由于黑洞附近經(jīng)常發(fā)生奇怪的事。諸如，黑洞引力極大，以至于彎曲了宇宙的結(jié)構(gòu)。愛因斯坦對此進(jìn)行了解釋：質(zhì)量越大的物體，形成的引力就越大。像星體和黑洞這樣的物體才能形成巨大的引力，致使光線彎曲，時(shí)空扭曲。更神奇的是，假如你離黑洞比我近，我們對時(shí)間和空間的覺得會(huì)不一樣。相對來說，我的時(shí)間會(huì)過得快一點(diǎn)。
索恩從這個(gè)模型中見到了哪些？
作為一個(gè)天體化學(xué)學(xué)家，他的物理知識引導(dǎo)著這一誘人視效的誕生——這是有史以來對黑洞面貌的最確切的模型。同時(shí)，這個(gè)模型還是30個(gè)人、數(shù)千臺(tái)計(jì)算機(jī)一年的工作成果。除此之外，這個(gè)黑洞還和一群星光熠熠的好萊塢名星聯(lián)系在一起。由于這個(gè)黑洞模型是影片《星際穿越》的核心。
索恩從這個(gè)模型中見到了真實(shí)。而手藝非凡的圖象制做師克里斯托弗·諾蘭（Nolan）編劇，見到的則是美。黑洞，雖然是虛構(gòu)的，也能讓人的感知撓曲。
1972年的索恩。A.T./
索恩可不是那個(gè)普通常見的天體化學(xué)學(xué)家。確實(shí)，他是很出名的理論家————但是在他退職前，他就十分樂于向大眾解釋傷人腦筋的相對論?？祀x休時(shí)，索恩和制片人琳達(dá)·奧布斯特（LyndaObst）——索恩和琳達(dá)早已相戀了30年，當(dāng)初還是卡爾·薩根（CarlSagan）給他倆安排了一場盲約會(huì)——就在談?wù)撘灰谱鲆徊可婕暗胶诙磁c蟲洞神秘性質(zhì)的連續(xù)劇。
不久以后史蒂文·斯皮爾伯格（）簽約編劇這部電影，導(dǎo)演喬納森·諾蘭（Nolan）寫了一個(gè)劇本。不過最后斯皮爾博格退出，喬納森的弟弟，以《記憶碎片》、《盜夢空間》這種把人繞暈的片子而享譽(yù)的編劇克里斯托弗·諾蘭（Nolan）接手。
在克里斯托弗·諾蘭重畫他父親的劇本的同時(shí)，他想弄明白這個(gè)故事核心里的科學(xué)內(nèi)容。于是，克里斯托弗·諾蘭開始與索恩碰面。
《星際穿越》的科學(xué)顧問兼制片人、理論化學(xué)學(xué)家基普·索恩。圖片來源：《科學(xué)》
2013年頭幾個(gè)月里，索恩和諾蘭在闡述被化學(xué)學(xué)家稱為“宇宙的撓曲兩側(cè)”的問題，如彎曲的時(shí)空，現(xiàn)實(shí)世界的缺口，還有引力怎么彎曲光線。“可以說這個(gè)故事早已徹底成為克里斯托弗和喬納森的故事了?！彼鞫髡f道，“然而故事的真諦、拍攝一部一開頭就將科學(xué)嵌入的影片這一目標(biāo)，與這其中了不起的科學(xué)都得到了保留?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
影片制做者們構(gòu)思到的這個(gè)故事設(shè)定在一個(gè)反烏托邦的近未來：那時(shí)糧食將難以生長，人類處于滅絕的邊沿。一位退役宇航員（麥康納扮演）被征募進(jìn)行最后一次飛行任務(wù)天體物理學(xué)公式圖片，這個(gè)孤注一擲的任務(wù)是找尋另一個(gè)能令人類生存并復(fù)興的星體。
圖片：and
這么，問題來了。
其他星體離月球這么遠(yuǎn)，哪怕抵達(dá)近來的幾個(gè)星體至少也要花幾六年，但是連能在幾六年內(nèi)抵達(dá)目的地的那種速率我們都不曉得要如何達(dá)到。不過早在1983年，當(dāng)卡爾·薩根為他的小說找尋一種可行方案的時(shí)侯（那部小說后來被拍成了影片《超時(shí)空接觸》），索恩建議他使用蟲洞，一個(gè)假想的宇宙裂開，它借助趕超四維時(shí)空的更高維度聯(lián)接兩個(gè)相距遙遠(yuǎn)的點(diǎn)。所以對于《星際穿越》來說，蟲洞也是不二選擇。當(dāng)索恩和諾蘭討論這部影片的時(shí)候，對于蟲洞化學(xué)性質(zhì)的闡述不可防止地向影片制做者提出一個(gè)問題：要怎樣將蟲洞表現(xiàn)在銀幕上？
而這并非惟一讓影片特效團(tuán)隊(duì)頭痛的數(shù)學(xué)學(xué)。諾蘭的故事依賴于時(shí)間膨脹：不同角色的時(shí)間過得不一樣。為了讓這點(diǎn)在科學(xué)上說得過去，索恩告訴諾蘭他須要一個(gè)極大的黑洞——電影里這個(gè)黑洞叫“巨人”（）——而且這個(gè)黑洞要以接近光速的速率旋轉(zhuǎn)著。作為一個(gè)影片制做者，諾蘭不知道怎樣將這些東西表現(xiàn)得真實(shí)可信。不過他曉得誰可以幫他實(shí)現(xiàn)這個(gè)療效。
“克里斯打電話跟我說他要派個(gè)人來我家說說視覺療效的事情，”索恩說，“我就答道，‘當(dāng)然，請他過來吧?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
不久后保爾·弗蘭克林（Paul）就到了索恩家。
電影中，花朵狀的永恒號太空船正在接近蟲洞。圖片：and
弗蘭克林曉得他的筆記本總能完成他的任何要求，這既是一個(gè)問題又是一種誘惑?！拔覀兒苋菀茁淙肴μ祝Y(jié)果打破現(xiàn)實(shí)的規(guī)律，”這位贏過奧斯卡最佳特效的視覺特效工作室“雙重否定”（）的中級主管說，“而這種規(guī)律而且相當(dāng)嚴(yán)格的?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
為此，他叫索恩寫出一些公式，使她們的特效軟件能反映出符合數(shù)學(xué)規(guī)律的真實(shí)世界。她們從蟲洞入手。假如光在蟲洞附近會(huì)一改精典規(guī)律——以直線傳播——這會(huì)顯得如何樣呢？要怎樣用物理來描述這一點(diǎn)呢？
黑洞扭曲光的示意圖。圖片來源：Kip
索恩遞給弗蘭克林的答案是一份研究深入的備忘錄。這備忘篇幅很長，四處是引用來源，寫滿了多項(xiàng)式，看上去更像是科學(xué)刊物里的論文。弗蘭克林的團(tuán)隊(duì)基于這種公式寫了新的渲染軟件天體物理學(xué)公式圖片，之后將蟲洞制做了下來。療效令人吃驚。這個(gè)蟲洞如同是照出這個(gè)宇宙的水晶球，是時(shí)空里的一個(gè)洞。
“科幻小說總喜歡把事情弄得神乎其神，雖然普普通通的宇宙總不能讓她們得到滿足，”弗蘭克林說，“而我們從這個(gè)軟件中直接得到的結(jié)果就早已讓人無法忘懷了?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
基普·索恩的新書《〈星際穿越〉的科學(xué)》，詳盡介紹了這部電影的科學(xué)設(shè)定。圖片來源：
蟲洞的成功讓特效隊(duì)伍大膽地用同一方法制做黑洞。并且黑洞，看這個(gè)名子就曉得，是光的殺手。影片制做者常用一種稱為光線追蹤的技術(shù)來渲染圖象的光和反射療效?！叭欢饩€追蹤軟件就會(huì)使用一個(gè)一般來說合情合理的假定，那就是光沿直線傳播，”“雙重否定”的CG（計(jì)算機(jī)圖形）監(jiān)管歐也妮·馮·藤澤爾曼（Eugénievon）解釋到。由于黑洞遵守的但是一種完全不一樣的化學(xué)規(guī)律，“我們就只能再寫一個(gè)全新的渲染器了?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
有些單幀要花上100個(gè)小時(shí)來渲染，引力透鏡這些愛因斯坦效應(yīng)造成的小小彎曲讓估算顯得十分艱巨。到了最后，這部影片搶占了將近800TB的數(shù)據(jù)。馮·藤澤爾曼說，“我還擔(dān)憂此次我們可能要突破1PB數(shù)據(jù)大關(guān)了?！?span style="display:none">1b5物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))