星际穿越,现实比电影更精彩!

作者: 汪汪

来源: 《科学世界》数字版试刊号

发布日期: 2014-12-17 13:27:40

《星际穿越》电影中的科学设定与实际科学之间的差异,包括黑洞的大小、虫洞的长度以及吸积盘的色彩表现等,揭示了电影为了视觉效果和情节推进而做出的科学妥协。

《星际穿越》一上映就引起了轰动,号称史上最科学的科幻电影。虽然好评不断,但也有许多科学爱好者向科学指导基普·索恩提出了质疑,认为电影中有很多地方不符合科学。针对这些质疑,基普·索恩在《星际穿越的科学》一书中做出了一些解释,但他也不得不承认,为了实现导演克里斯托弗·诺兰的要求,他放弃了许多科学。索恩说,如果完全按照科学,许多镜头应该比电影精彩震撼一百倍!可诺兰却放弃了它们。这是为什么呢?

一起来听听索恩如何吐槽诺兰。

永恒号上看到的黑洞被缩小了400倍。电影刚开始没多久,库珀一行人去拜访米勒的行星时,永恒号飞船停在一个较远的轨道上。这么做的原因是为了避免出现过大的时间膨胀,这样永恒号与地球的时间流逝就不会差得太远。然而,假如永恒号停在这个位置,那么从舷窗看到的卡冈图雅黑洞将巨大无比。但是,诺兰认为,在电影刚开始不久就演出如此壮观的景象,不符合情节推进的节奏。

因此,他决定,将黑洞的直径缩小了20倍,角距离缩小到2.5°,大小约等于从地球上看到的月亮的5倍大小。

米勒行星看到的黑洞被缩小了300多倍。在电影里,库珀一行人乘坐漫游者小飞船从永恒号出发,前往米勒的行星。在即将进入大气层时,我们看到卡冈图雅黑洞出现在地平线的远方,周围笼罩着发光的吸积盘,角距离约有10°,比地球上看到的月亮大20倍!然而,如果按照索恩的设定,这里看到的黑洞应该更大,而且大得多!

虫洞被诺兰拉长了!电影中,NASA的科学家发现土星旁边出现了一个虫洞,通往宇宙的另一边。这个虫洞看起来像一个巨大的水晶球,清澈透明。透过它,能看到虫洞另一边被微微扭曲的景色。然而,索恩不这么认为。在索恩的设定里,虫洞清澈的外表和穿越虫洞的时间,是一对矛盾。为了让地球上的望远镜看得到虫洞,也为了视觉效果,诺兰要求索恩把虫洞半径设置为1公里。

然而,根据索恩的计算,要形成不扭曲的像,虫洞的长度必须非常非常短。

原本还有一颗小黑洞。当库珀一行人打算乘坐小飞船去米勒行星时,他们遇到一个问题:为了用离心力对抗卡冈图雅黑洞强大的引力,永恒号以高速运行在轨道上,速度为光速的1/3,也就是c/3。而米勒行星的速度为0.55c。小飞船必须先大大减速,被黑洞拉进去,当速度接近米勒行星时,再改变方向。为了实现这个目的,小飞船大约需要减速10万公里/秒。

这时,库珀说:“我们可以绕着那颗中子星来减速。”这是为什么?先来看看这项任务有多困难吧!今天,人类最快的火箭速度为15公里/秒——不行,慢了7000倍。在电影里,永恒号从地球到土星花了2年,平均速度为20公里/秒——不行,慢了5000倍。

卡冈图雅原本更多彩。电影中的黑洞与吸积盘都很平滑,颜色也很单一。

但基普·索恩认为,黑洞高速旋转的吸积盘的两侧,本应呈现出不同的色彩:一侧为明亮的蓝色,一侧为黯淡的红色。这是由于多普勒效应所造成的:当波源与观察者相向运动时,波长被缩短,色彩偏向光谱上蓝色那一边;反之,则波长被拉长,色彩偏向红色那一边。而电影中的黑洞吸积盘,并没有表现出这种差异。为此,基普·索恩饱受批评。

针对这点,基普·索恩在书中也做了说明:诺兰为了不让观众迷惑,所以去掉了多普勒效应造成的色彩差异和形状不对称。

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