Ｉ《星际穿越》的物理基准和宇宙观设定??

《星际穿越》的物理基准和宇宙观设定??

〇许乐??

摘要本文分析了《星际穿越》中涉及到的物理学理论和影片文本之间的关系，在此基础上，进一步分析??

这部电影中包含的几种不尽相同的宇宙观，并且将其分别和英美一些经典的科幻电影、科幻电视剧??

中的宇宙观进行了比较。文章认为，物理基准的不一致和宇宙观设定的不统一，是《星际穿越》这??

部电影的两处瑕减。??

关键间《星际穿越》科学幻想科幻电影宇宙观??

《星际穿越〉〉不是物理学科教片，说到底仍然只??

Ｘ＇ＸＫ＇?‘?‘?＊

?，偷，是一部科幻电影而已。对于“科幻”这个词，过去常??

，

、

、

、＾

?会认为所谓“科幻”就是畅想－下我们的未来是什么??‘

‘

?ｔ?样子，这其实是一种相当庸俗和狭溢的理解。从最??‘

广义的角度来说，在西方文化里“科幻”这个词经常??

‘

‘

?和“想象”、“幻想”相等同，像《星球大战》《蜘蛛侠》??

■！《复仇者联盟》这些科幻电影，其实就想象层面来说??

跟《七龙珠》或者《天龙八部》并没有什么本质上的??

‘

?差别，所以当年就曾有西方媒体在票选年度十佳科??

＾＾＾ＨＵｌＬａＳ幻片的时候把《卧虎藏龙》也选进去了。从一个窄的??：1｜＿

?角度来说，最为科幻迷津津乐道的科幻作品通常是??

．

所谓的“5更科幻”。实际上这也不是－个可以严格定??

籠义的词，大意是指具有一定科学舰翻、逻辑严??

ｔｌ?ｉ細科幻作品，这样的科幻小说并不算多，科幻电??纖更ｗ毛聽了。蹄，職測角度来讲，??科幻乃是－种情怀，它可以扩展至对人类、文明、??整个宇宙的触摸、悲悯和忧思。毫无疑问，《星际??雜》是－部纖科幻情働电影佳作。??

－

、物理基准??

有位大物理学家曾沮丧地说，关于宇宙我们知??

道的越多，麵是觉得它索然无味。的确，随着我??

许乐，山东大学（威海）机电与信息工程学院计算机系副教授。??

17??Ｅ＾ｉ?＾015年第〗期总第122期??

们对于宇宙认识尺度的不断拓展，所看到的无非是?天还在用而且也没有什么突破。假如地球发生灾变，??

越来越广漠的宇宙空间，几千年来人们对于宇宙未?人类不得不离开地球寻找新的宇宙家园，如何离开??

知世界的各种奇思异想，正在一天天离我们远去。?地球实现星际航行，是目前最大的技术瓶颈。《星??

比如，古希腊人认为地球之外是层层嵌套的天球，?际穿越》中给出的情节是，有高级智慧生物在土星??

古代中国人曾幻想过月亮上住着玉兔和嫦娥，上世?附近制造了一个大虫洞，可以让我们穿越虫洞直接??

纪人们幻想过火星上有人脸，现在又有人幻想着木?到达另外一个星系。这是《星际穿越》整部电影的一??

卫二的冰盖下面有生命存在……宇宙在我们的眼中?个前提预设，这样的假设其实属于“戏不够，神仙??

越是敞亮，能够盛放我们想象力的地方反而越少！?凑”。幻想出现外来的拯救者或领路人，这样的想??

对于熟悉某些常见科幻套路的人来说，《星际穿越》?象或许和我们人类的历史一样古老，《星际穿越》里??

中的想象和创意其实并不算新鲜，它的震撼更多来?来自五维空间并且帮助人类制造虫洞的高级生物，??

自于各种丰富科幻元素的组合，以及视听层面的强?和《圣经》里把海水分开让犹太人出埃及的上帝，就??

烈冲击效果。影片中涉及到的物理学无论高深与否，?想象层面而言如出一辙并无二致。??

说到底都还是为电影文本服务的。而就电影本身来??

说，《星际穿越》虽算不上完美，但也绝对是一部杰作。?（二）相对论??

仅就涉及到相对论效应这一点而言，这部电影跟以

?许多年前我曾幻想如果有哪一部科幻片以相对??

往的科幻片相比便已经显得别具一格了。以我个人?论中的“孪生子佯谬”或者“尺缩钟慢”这些效应为??

相当有限的物理学水平来看，《星际穿越》中涉及到?依据，那该多有意思。据我所见，也就《十分钟年??

的跟剧情密切相关的物理学理论主要有虫洞、相对?华老去》这套短片里面有一部短片涉及到一点相对??

论、黑洞和终极理论这几点。需要说明的是，下面?论效应，片中丹尼尔？克雷格饰演的宇航员返回地??

涉及到的物理学理论都是科普水准，远不至于达到?球，他的儿子已经成了一个老头儿。在这点上，《星??

数学程度的精确，我的着眼点也主要在于探讨这些?际穿越》像是这部短片的一个升级加强版，男主角??

理论和电影文本之间的关系，继而进一步分析影片?最后和女儿重逢，当年可爱的小女儿此时已经年华??

文本内在的一些问题，而不在阐释这些理论本身。

?老去，这情节跟那个短片几乎一模一样。??

由相对论产生的时间效应其实有两种。一种源??

（－）虫洞

?于运动，用最简单但不够精确的话说，速度越快时??

很多科幻作品里都出现过利用“虫洞”来实现空?间越慢。比如霍金计算过，如果你乘坐飞机绕地球??

间跳跃的情节’以至于这个原本，??

晦涩难懂的物理学名词几乎要变，

‘??

成了流行语。事实上，就目翻

‘

＂

?

?

理论认知程度而言，“虫洞”这东，??

西和星际旅行、空间穿越这些都．乏??

扯不上任何絲。縣上可啦ｇ?ＶＩ??

样说，在科幻作品里出现的可以：：▲少着??

实现空间跳跃的“虫洞”，跟物理??

学里的“虫洞”是两码事。问题在??

于，宇宙的空间尺度把人类给难ＪＨｒ?＾？??

住了。想要实现星际旅行，按照??

目前的太自雌水平财不可能。??

像《星际雜》巾离刑ｋ雜火箭，ｉ＇Ｖ｜??

用的仍然Ｍｍ氧姓鮮餓??

的化学燃料雌删，紐术半??

个世纪以滅Ｂ经纖了，ｆｕ今??

18??Ｉ《星际穿越》的物理基准和宇宙观设定??

转四亿圈，你的时间会变慢一秒钟。类似的实验已?：％：：丨＼＾??

经有人做过，用的是铯原子钟，在误差范围内验证?斤工：

?：??

了相对论理论的正确性。另一种源于引力，弓丨力场?’ｆｔ??

会让时空发生弯曲，从而导致时间变慢的效应。换??

句话说，越是靠近一个质量大的物体，时间越是会

?：??

变慢。在银河系中心的黑洞附近呆上半年，“与此??

同时”，地球上过去了－年。这两个效应，前者对??

細是狭对目職，辟舰幡ｒ义耐论。ｍ

?．??

最简洁的職，速度馳日榈謝ｉ，弓Ｉ力默时间

＾??

越慢。

?《＿＿！＿?零。＇：、：．，－

?1

?？＂－??

这东西很遥远吗？?一点也不。我们现在很容易??

接触到的ＧＰＳ，就既涉及狭义相对论，又涉及广义?爱因斯坦也不相信宇宙中会真的存在像黑洞这样的??

相对论。因为定位的卫星在绕着地球转，所以会有?极端天体，但后来天文学家通过间接的观察，证明??

狭义相对论效应，卫星上的时间会变慢＞但是与此?了黑洞在宇宙中确实存在。??

同时，卫星距离地球表面比我们要远，受到的地球

?《星际穿越》里的黑洞是影片创作者们最津??

引力比在地面要小，所以又有广义相对论效应，卫?津乐道的一个特技效果，画面上的各种细节都力??

星上的时间又会变快。那么，到底卫星上的时间是?求真实。但是，男主角掉入黑洞里之后进入了五??

变快还是变慢呢？?二者综合的结果还是会稍微变快?维空间，然后又在时间上回到了过去，最后甚至??

一丁丁点儿，所以需要按照地面时间对卫星上的时?重新返回地球附近，这个属于不靠谱的浪漫想象??

间进行修正。《星际穿越》里至少有两处情节涉及到?了?－一参与编剧的那位大物理学家似乎并不这么??

了相对论效应，一处是男主角在第一个星球上呆了?认为，但我确实不知道有哪一个物理学理论可以??

几个小时以后返回飞船，飞船上已经过去了几十年；?支持这一匪夷所思的情节。事实上，一个人如果??

另一处是片尾男主角和自己的女儿再次重逢时女儿?靠近黑洞的话，唯一的可能是被黑洞巨大的引力??

已经年华老去。这里的时间差既有星际旅行带来的?拉成一根按原子排列的细线。倘若是来自五维空??

狭义相对论效应，又有黑洞强大引力场带来的广义?间的高级生物，或者我们的后代帮助他进入了黑??

相对论效应。

?洞，那就又是“戏不够，神仙凑”的路数了。在我??

看来，这个情节跟前面那个虫洞的设定一样，都??

（Ｈ）黑洞

?属于电影和科学不可兼得的结果。利用虫洞来实??

这东西很神秘吗？其实也没那么神秘。先认识?现空间跳跃，利用黑洞来重返过去，这两处的情??

一下什么叫“逃逸速度”。

?节关键不在于它们为什么一定不可能，而在于，??

拿地球做例子，一个物体想要摆脱地球的引力，?目前尚没有足够的理论来支持和证明它们存在的??

速度需要达到多少？答案是11．7千米／秒，这便?任何可能。不管怎么说，《星际穿越》里的黑洞实??

是地球的逃逸速度，也就是第二宇宙速度。计算公?在是被赋予了太多的神秘色彩，甚至可以说被妖??

式是ｖ＝（2ｇＲ）的开方，而ｇ＝ＧＭ／Ｒ2，所以，一个?魔化了。??

星体的逃逸速度取决于这个星体的质量和半径。星

?至于利用黑洞来加速飞船，这个想象在1978??

体的质量越大，逃逸速度越大越难飞出去；星体的?年我国的科幻小说《飞向人马座》里就出现过，小说??

半径越小，逃逸速度越大越难飞出去。这一点很容?里描写飞船被黑洞甩出去的情节，和《星际穿越》里??

易从想象层面来理解。

?的情节几乎一模一样。再继续考证和索引的话，利??

假如，一个星体的质量足够大，半径又足够小，?用虫洞来实现空间跳跃的情节，甚至在《机器猫》里??

以至于算出来的逃逸速度比光速还大，这个星体就?早就出现过，至于时间旅行重返过去的科幻作品那??

成了黑洞，再也没有东西能从里面出来。因为根据?就更多如牛毛了，只不过利用黑洞还是利用时间机??

相对论，物体的运动速度不可能超过光速。当年连?器等各种不同道具而已。??

19??Ｅ？?ｒ2015年第1期总第122期??

（四）终极理论

?已，如何把这一理论应用于实践并转化成生产力，??

《星际穿越》里有一个至关重要但虎头蛇尾的情?从而帮助人类离开地球进入空间站生存，这些都还??

节，这个情节在物理学上略微靠谱，但是在电影叙?远着呢，甚至都不见得能扯上关系。无论如何，这??

事上很是不靠谱。那位老科学家想要解开一个方程?里剧情严重脱节。??

式，但是缺乏黑洞内部的数据，没办法调和相对论

?之所以阐述这么多的物理理论，主要是为了说??

和量子力学的矛盾。影片在这里交待的略微含糊而?明《星际穿越》这部电影在“物理基准”上存在的问??

且不够一致。事实上，自上世纪30年代以后，理?题。这里的“物理”指的不仅是学科意义上的物理??

论物理学就再没什么特别大的突破性进展。相对论?学，而且还泛指一切事物及其变化时需遵循的原理??

在宇宙尺度上非常精准，量子力学在微观尺度上同?法则。对于一部科幻电影来说，物理基准尤其是创??

样是屡试不爽，但是，在黑洞这样的极端天体处，?作者必须预先设定和始终遵循的。比如像《阿波罗??

它的质量宏观本应该适用相对论，体积微观又本应?13号》《太空牛仔》《地心引力》这类讲述真实事件，??

该适用量子力学，然而在黑洞这里相对论和量子力?或者试图把故事讲述得像真实事件的影片，必须把??

学都出错了。爱因斯坦后半生最倾注精力的一件事?真实的物理学作为整部影片的基准线，真实的外太??

就是想要构造统一场论，但是没有成功。能否用一空环境是什么样，飞船或者人在外太空是什么样等??

个理论把整个宇宙从最微观到最宏观的情况全部描?等，在各种细节层面都必须对物理学理论给以足够??

述出来，这个理论就是物理学领域里传说中的圣?的重视。像《2001太空漫游》《火星任务》这类属于??

杯——终极理论。今天的物理学家和数学家们都在“硬科幻”的影片，同样是把物理学层面的真实这一??

很兴奋地研究“弦论”这东西，而且有不少人坚信弦?点作为影片的创作追求。在《黑客帝国》这样的“赛??

论就是传说中的终极理论。但就目前来说，这还是?博朋克”电影里，同样创造了一种有别于真实世界??

一个远未达到成熟和完善的理论，而且同时也有物?的“物理”法则，比如尼奥可以飞天遁地，史密斯可??

理学家认为终极理论根本就不存在。

?以变成病毒感染周围的人，观众不会觉得这些情节??

《星际穿越》虽然没有提到终极理论，但故事情?难以接受，因为它们都遵循了虚拟网络世界的物理??

节跟终极理论的状况极为相近。影片最后的结尾是?法则。至于像《超人》《蜘蛛侠》《复仇者联盟》这类的??

男主角在黑洞里利用摩斯密码传回了黑洞内部的数?漫画电影，已经先在地规定了片中世界的物理法则，??

据资料，他的女儿利用这些数据拯救了人类。这里?人物无论再怎么神通广大，都同样必须遵守这些法??

在故事情节上属于严重前后不接。且不说能够进入?则，比如说钢铁侠可以飞天遁地，但却不可能像史??

黑洞，进入黑洞后传回数据是否可能，就算这些都?密斯一样把自己变成病毒。实际上不仅是科幻片如??


试阅到此结束，如需查看全部内容请购买正版文献。如因学习需要阅览全文，请联系站长。