《星际穿越》的宇宙哲学

我最想要的是在电影中嵌入一系列真正的科学——从成熟的定理到推测性的科学。——基普•索恩

对话基普•索恩（Kip Thorne）与克里斯托弗•诺兰（Christopher Nolan）

 

当提及在时间中穿梭的时候，索恩说：“克里斯带着他自己创造的规则，将其融合到物理学家知道的规则中。”

图片来源：基普•索恩

 

当克里斯托弗•诺兰（Christopher Nolan）签约执导《星际穿越》并开始重写剧本之时，天体物理学家基普•索恩（Kip Thorne）已经同诺兰的弟弟乔纳森（Jonathan）（简称乔纳（Jonah））合作多年，力图将自己的想法搬上大荧幕。当克里斯和索恩见面时，两人很快就发现了彼此的共同点：索恩想要在故事中呈现科学，而诺兰则希望故事从科学中浮现。所以，在《星际穿越》中，时间膨胀——对于不同的观察者来讲，时间以不同的速率推移——成为了剧中父亲和女儿的情感屏障。量子引力——调和了相对论以及量子力学的理论——成为了剧情的核心奥秘所在。视觉效果团队甚至与索恩通力合作，以确保他们描绘出的黑洞既精确又优雅。

 

诺兰从来都没能真正理解代数，但为了实现这一切，他必须把索恩花费毕生心血研究的科学领域内化成为自己的一部分。而他和索恩合得来只能说是额外收获罢了。在我们《连线》的访问中，诺兰和索恩讲述了他们合作的情况，他们认为自己已经实现的东西，以及当故事情节要违背物理定律时他们做出了怎样的调节。

 

《连线》（WIRED）：你们两个是如何开始合作的？

 

索恩：当克里斯签约执导《星际穿越》并重写剧本时，他给我打电话说想要聊一聊。

 

诺兰：我真的希望我所做的一些关于时间和引力的内容能够得到广泛的认同。在我加入这个团队之前，我的弟弟乔纳已经琢磨这个剧本好多年，并且与基普会面了很多次。于是我给乔纳打电话说：“基普•索恩那儿进展怎么样了？他是来告诉我哪些是不能做的吗？”乔纳告诉我：“不不不，我们做得不错。”事实证明，我弟弟是对的。

 

索恩：我与乔纳已经密切合作了好多年，我也了解克里斯的工作。我特别喜欢《记忆碎片》（Memento），当《盗梦空间》（Inception）上映之时我正与乔纳一起工作。我喜欢这类型的电影。

连线：那么克里斯，在《盗梦空间》中并没有“真正的”科学。而在《星际穿越》中，你为什么需要物理学？

 

诺兰：好吧，也许这听上去有些奇怪，但在我看来，《盗梦空间》包含了很多科学：剧本的框架是一套本质上是数学和几何学的刚性规则，制定这些规则花费了很长的时间。它们不是真正的科学，但是它们具有科学的属性。虽说在电影的叙事模式中玩一些小把戏不可避免，但你要尽量减少这种情况，并且要用一种不会冒犯观众的方式。《盗梦空间》的几何模型是非常坚固的。

 

连线：但……我不会剧透太多的，《星际穿越》的关键情节、它的主要任务与高潮场景，都建立在坚实的科学基础上。

 

索恩：在我们第一次谈话中，我们讨论了前往未来和回到过去，还有一些其他情况，物理学家并不完全确定这些情况是否违反物理定律。于是克里斯提出了他自己创造的规则，我呢，就提出了一种方式，将克里斯创造的规则与物理学家确信已知的规则融合在了一起。

 

诺兰：对，我就是这么理解你和乔纳一直在努力做的事情的。

 

索恩：但我们从没有详细阐述过这些规则。

 

诺兰：的确没有，你们一直在探索它，我们第一次会面的部分内容就是，我告诉你从现在开始电影的事儿由我负责了。乔纳喜欢新鲜的点子，他对科学着迷；而我工作内容的一部分便是找到一个焦点。

 

杰西卡•查斯坦（Jessica Chastain）和基普•索恩一同工作，想让板书看起来和电影相吻合。

图片来源：基普•索恩

 

索恩：但不知怎么的，你们选择了物理学中不为大众所了解的一个关键的知识点——引力能够穿越多维空间，这一点没有其他物理场可以做到。

 

连线：等等，基普，你已经在引力波领域钻研了数十年，而诺兰兄弟俩仅仅是凭直觉想到了这些？

 

诺兰：不，我们不仅仅是凭直觉知道的。作为一名作家，与一位像基普这样的人一起工作，你会……好吧，我举另外一个例子。在基普的笔记中，我发现一个问题，那就是黑洞的中心——奇点是否一直是隐藏的呢；或者说，是否存在裸奇点。如果我们知道黑洞内部发生了什么，我们就会对于如何将量子物理学与宏观物理学理论相调和有更为深刻的理解。我像一个有收集零碎东西癖好的人一般，捕获这些想法。黑洞，是宇宙中最大的谜团之一；我们并不是凭直觉想到了引力，而是这都是乔纳和基普平时讨论的内容啊。

 

连线：那么基普，会不会有些时候你会对诺兰说：“哇，快停下来，你不能这么做，这是行不通的”？

 

索恩：只有一次。

 

诺兰：是的，有一次。

 

图片来源：DAN WINTERS

 

对于一个基于时空多维度这一理论之上的故事来说，问题之一便是它必须足够复杂但是又不能难以理解。观众得接受一些连大牌天体物理学家消化起来都费劲的概念。就像相对论中众所周知的观察者一样，你的观点会影响你的感知。而这一点，也恰恰发生在了基普•索恩和克里斯托弗•诺兰身上。当他们在讨论《星际穿越》中的的科学问题时，至少在一段时间内，索普这位科学家和诺兰这位讲故事的人，从相同的事实中却看到了非常不同的内容。下面，将看到他们二人向兔子洞下方不断行走时的感受。

 

连线：那么克里斯，基普是在哪里叫停的？

 

诺兰：有一个情节是我一定要让一个人物的速度比光速还快。

 

连线：嗯，这样啊。

 

诺兰：我想打破这一光速障碍，光速障碍是我自己起的名字。但基普不同意，这僵持了几周时间。

 

索恩：当时我给了他一份文件，里面罗列了我认为该想法行不通的原因。（编者注：当一个物体的速度等于光速的时候，对于静止的观测者而言，它的能量接近无穷大，并且其时间静止。）我们就这个问题探讨了几次，最后他作出了让步。

 

诺兰：我们讨论了不止几次。他刚刚没有告诉你的是，最终我有点理解相对论了。并不是说完全理解了，我指的是一闪而过的灵感，你明白这种感觉吗？就像你正准备演奏一个乐器，就恰好敲出了正确的和弦。所以我对他说：“你知道吗？我同意你的观点，任何物体的运动速度都不能超过光速。”索恩回答我：“嗯，是的，在局部区域是不可以的。”或者之类的话。这时候我的感觉就是，嘿等等！任何兔子洞的底部都有另一个兔子洞，会一个兔子洞一个兔子洞地不断深入下去！

 

我最想要的是在电影中嵌入一系列真正的科学——从成熟的定理到推测性的科学。——基普•索恩

 

连线：他让你进入了相对论的“盗梦空间”。

 

诺兰：哦，当时是的，很快这个感觉就消失了。乔纳说，通过与基普共事，他终于有那么几周时间抓住了关于相对论的灵感，紧接着发生了编剧罢工，他不得不停止写作，然后灵感就丢了。我太明白他是什么意思了，这就像是一扇打开的小窗户。这也是我一直着迷于讲故事与科学方法之间的关联的原因所在。这并非是头脑中真正的理解，而是你抓住了一些灵感。

 

索恩：你把它叫做“灵感”，我更愿意称其为“直觉”。这不仅仅是针对非科学家而言的。20世纪最伟大的天体物理学家之一、苏联氢弹的合作设计者，雅可夫•泽尔多维奇（YakovBorisovichZel’dovich），是我非常好的朋友。尽管他给了霍金一些关键的想法，这些想法是我们三人当时对话中一些概念的基础，他始终不懂霍金辐射是怎样从黑洞中逃逸出来的，尽管霍金的关键想法就来自于我们仨某次谈话中提到的概念。大概有两年的时间吧，他不能使该理论与他自身的“直觉”相符合。有一天我在莫斯科（Moscow），去他的公寓拜访他。他高举起手臂，大喊：“我懂了！我放弃了，霍金是对的。”他终于用一种“直觉”的方式明白了霍金辐射。

 

连线：这与理解数学，有什么不同吗？

 

索恩：非常不同。数学，就在那里；数学，是直来直往的。好吧，让我收回这种说法——数学与物理是两个不同的东西。数学是固定在某处的，数学中的步骤是明确直白的，但数学解释起来不是特别清楚。你如何使用数学很大程度上取决于这种直觉。这是一个科学家综合实力中的关键部分，对于讲故事的人来说也是如此。

 

连线：那基普还对于克里斯做的其他事情有疑问吗？

 

诺兰：时间膨胀。

 

索恩：克里斯需要一个这样的行星，上面的时间膨胀出乎意料得大，超过我在物理学中看过的所有情况，我认为这简直不可能。但他只是说：“我需要这样的行星。”然后我回家了，睡觉时也在想这个问题，做了相关计算，结果发现如果有一个转速足够快的黑洞，这颗行星非常靠近最内的稳定圆形轨道，这样就可以得到诺兰想要的时间膨胀。这发现让我惊讶。

 

诺兰：我们每次会面的结果从来不是一个确切的答案，而是新的问题。作为一个真正的科学家，基普质疑所有的事情。

 

索恩：好吧，可作为一个真正的科学家我却犯了好多次错误，这让我更加谦逊。

 

诺兰：即使观众并不能明白我们要表达的科学，我的目标是让他们从感情层面上理解这些事情，明确地知道我们在表达的内容是有一致性和真实性的。我们在时间问题上来来回回讨论了很多次，因为基普觉得在影片的最后我做了一些与我们之前谈论的规则不相符的处理。基普认为我们对此的理解不同，但事实上我们并没有不同，我知道没有不同的。于是我们在这个问题上来来回回讨论了很多次。

 

索恩：是的，我们连着打了很多次电话。

 

诺兰：哈哈是的，我不希望我的作品被批评是胡乱的猜想。我强烈地感觉到我们已经处理好了电影的高潮部分，我们基本上使用了艺术手法来呈现出关键的视觉元素，在某种程度上我其实并不喜欢“艺术手法”这个词。我们参考埃舍尔（Escher）和其他艺术家的作品，尝试建立一个硬性的几何规则，并且建立一副能够展示它的场景。我想到了数组，一个能够在三维中表达四维空间所有信息、在四维中表达五维空间所有信息的矩阵，具体要取决于你如何处理时间这一维度。最终我可以信心十足地对基普说：“你看，我并没有违反规则。”

 

基于索恩的公式，模拟黑洞是如何扭曲周围光线的（去掉一个碟形吸积体）。

 

索恩：当诺兰把四维超正方体的模型讲给我听的时候，我很喜欢这整个的设想。在影片前半段中有一个很吸引人的场景是布拉德（Brand）（安妮•海瑟薇（Anne Hathaway）饰演）说，对于五维生物体来讲，时间就如同山峰和山谷，到达未来如同爬山一座山峰，回到过去如同走下一座山谷。这听上去真美。但怎么才能让其符合克里斯制定的“在物理上，任何事物都不能回到过去”的规则呢？这也是我一直纠结的地方。

 

诺兰：我是这样解释的：布拉德的对话是一个类比，就像一个远景图。在我看来，时间最终会回归到“平原”上来。如果你是一个二维生物，你是看不到两个维度的，你只能看到一个；如果你是三维生物，那么你才会看到第二维度。对我而言，时间就是这样。我们看不到它，但可以感受它，并且根据它作出相对的行动。但是如果你是一个五维生物，你观察我们的时间时就会将时间看做是一个时空维度。

 

索恩：这是我们各说各话的地方。作为物理学家，我认为在第五个维度中是存在时间在体（bulk）中流逝的；同时时间也存在于我们的现实——膜（brane）中，（编者注：技术上讲，膜是在时空中考虑多维情况的数学概念。）它们是密切相关的。但克里斯想要的整个效果是：如果你生活在四维空间的“体”中，观察三维空间“膜”中的时间流逝，那么你就可以到达未来和回到过去。

 

诺兰：但是你不能进入膜中，这是我确认的一点。基普一直对我说：“不不，这是没问题的。我没有说这不可能啊。”但我不想让他失望，我不想让他知道我将要打破自己的规则。

 

索恩：我们是否达成共识是由他决定的；而我据定了我们是否意见相左。

 

诺兰：我们给观众构造的几何模型是在进行一个真诚的尝试——向观众解释从一个高维度空间观察地球，地球将显示出完全不同的模样。这是个不可能的任务，但这个尝试充满了巨大的乐趣。我想要确认基普知道我们不仅仅是说说“哇，这有点疯狂。”

 

索恩：噢，我对此从来就没有任何怀疑。我只是怀疑，你的处理方法能否会违背五维世界中的广义相对论。

 

诺兰：在某种程度上来讲，四维超立方体（编者注：立方体的四维模拟）是一个类比。在电影开始的时候我们讨论到虫洞，说可以用一张可以弯曲的纸来代替宇宙，但其实一张纸是代表三维的，为了方便理解而将第三个维度忽略掉了。

 

连线：这就像用两张通过一个管道连接的表面来表示虫洞，巨大的质量弯曲成一张薄片来代表引力，这张二维的纸代替了三维。

 

诺兰：对，我们不是在表面上移动，而是向表面内部移动。你忽略掉的那一个维度正好代表了你要表达的内容。基普和我谈论虫洞的时候，我终于明白了虫洞就是一个存在于三维空间中的四维的洞。正如一个三维的洞在二维空间表现为一个圆，那么一个四维的洞在我们看来就是一个球。这就是我把它放入电影的原因，它改变了我对于维度的全部理解。

 

连线：但你们是怎么把这些传达给观众的呢？

 

诺兰：因为摄影的透视原理本质上是二维的，同时人眼看到的东西也是二维的，所以我知道该如何处理。由于近大远小的道理，实际上操作起来非常简单。“我们跳进这个球，发现还有个更小的球在逐渐变大，我们接着跳进去。”你也许会问在虫洞两端的球体不是应该一样大吗？从摄影的角度来说这根本不是问题。我们的制片人每天都在处理类似的情况。

 

连线：从根本上来说，电影总是要把三维的世界呈现在平面之中，这不只是比喻。

 

诺兰：这也是为什么我反对所谓的“3D”立体成像，因为本来电影就已经是三维的了嘛。二维的影像代表了三维的物体，电影在其中加入了时间这一维度。这就是你如何处理时间，如何物理地表达它：通过一部投影机放映一系列胶卷。

 

连线：基普，你也与演员进行交流吗？

 

索恩：有的。在克里斯准备在加拿大开拍的前几周，我收到一封来自马修•麦康纳（Matthew McConaughey）的邮件。他说他正努力尝试理解库珀（Cooper）这一角色以及相关的科学问题但觉得有难度。于是我们约在了比佛利山庄（Beverly Hills）的一家精品旅店见面，他已经独自在那里呆了一个周末试图……

 

诺兰：带着他所有的笔记！

 

索恩：对。他把房间内所有的东西都搬走了，只剩下一个双人沙发和一张咖啡桌，地上和桌子上都是写满笔记的12*18英寸的纸，我猜每张都记着一个科学上的问题或者角色的问题。他抽出一张纸来，问我问题然后再记笔记，接着抽出另一张。那真是个美妙的对话。之后我与安妮•海瑟薇打了大约一个半小时的电话。她第一句话就说：“我算是个物理极客。”

 

诺兰：哈哈，她喜欢科学，她见到基普非常兴奋。

 

索恩：她的问题大都是这样的“有没有实验可以测量量子引力？”你要把她的问题想象成是一个在过去三年内钻研物理的科学狂人提出的。-这些问题也许是该领域最前沿的。

 

诺兰：她喜欢科学，这与迈克尔•凯恩（Michael Caine）一样。迈克尔见到基普特别兴奋，他们还一起照相，我从未见过迈克尔这个样子。

 

索恩：第一助理导演过来找我说：“迈克尔•凯恩想和你合照，可以吗？”我当时惊讶地下巴都掉了。

 

诺兰：与好演员合作的好处就是，你不知道他们从其他人身上学到了什么。但我知道基普的参与对两件事情造成了影响：一是好的演员不会说自己不明白的台词，否则他们是无法说服观众的；二是仅仅是看着身边有这样一个人，为了搞明白一些物理现象而奉献了自己的一生，他们的举止、穿着等都会给人某种特别的视觉冲击。这些都有助于我们理解，把自己的生命奉献给这些科学原理是什么样的。

 

索恩：我与麦康纳和海瑟薇聊天时也有这种感觉。因为要内化这些科学道理，他们费劲脑汁地去理解这些科学。凯恩就更想要知道做一个科学家是怎样的体验。

 

诺兰：我觉得原因之一是在影片中迈克尔并没有多少关于科学的东西需要讨论。

 

连线：克里斯，你有没有考虑过这样一个问题“我的电影情节融合了一个虫洞和一个黑洞，这会不会使观众犯糊涂呢”？

 

诺兰：没。不过当我看到乔纳的手稿时我有过这个担忧，“哇，这里有六个虫洞和五个黑洞！”我当时的感觉，额，这太让人困扰了。基普对于多个黑洞共同存在有很多很棒的想法，但我告诉他们：“不，我们只能做一个黑洞和一个虫洞，不能再多了。”

 

索恩：在故事中有一个情节是这样的，一艘以四分之一光速行驶的宇宙飞船必须要减速，我说实现这点的唯一办法是黑洞旁边存在弹弓效应。但克里斯说：“不行，我们不能有第二个黑洞。”

 

诺兰：不能这么做。

 

索恩：于是我说：“好吧，虽然这耍了一个小把戏，但你可以利用一颗中子星。”

 

诺兰：然后我们就这么做了。

 

索恩：对我而言，我最想要的是在电影中嵌入一系列真正的科学——从成熟的定理到推测性的科学。这就是我们最后呈现出来的，我真的非常满意。

 

诺兰：我们要相信我们正在做的更伟大的事情都是正确的。在《星际穿越》前半段，一艘宇宙飞船要与另一艘更大的宇宙飞船对接，在剧本中只有一句台词，可在银幕上这个情节占据了很多的时间。这是为什么呢？有两种科幻电影。一种类型是展示一些非常吓人的元素，这对于第一次看科幻电影的人来说非常关键的，这种电影会详细描述细节。另一种类型是“这有个宇宙飞船！”接着导演会切换镜头到坐在椅子中的演员身上，他们按下按钮，然后飞船就起飞了！作为一个导演，你要给观众线索来提示他们你要呈现的是哪种类型的科幻电影；然后更为夸张的想法、更为大胆地科学理论就会开始得到信任。你的观众就会开始认真地对待你拍的东西。

翻译：杨青   审稿：张哲

原文链接：

 http://www.wired.com/2014/11/metaphysics-of-interstellar/

• 相关文章