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火箭科学与时间机器:霍金甚至愿意打赌,自然界不会出现虫洞

陈朝
2014-11-23 09:32
来源:澎湃新闻
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        1985年,学年已经临近尾声,加州理工学院的基普•索恩教授讲完了学年最后一节课,正想着如何放松一下,老朋友卡尔•萨根的电话就打到了办公室。他有一些问题必须问问索恩,这些问题是关于索恩熟悉的领域的:相对论与理论物理。        

        现代科学的发展进入了所谓“深水区”,一个学者需要经历多年的训练才能在某一领域工作,一旦出现需要横跨多个学科的问题,科学家往往需要组成研究团队才能处理。当年,爱因斯坦在研究广义相对论时就与专业数学家合作;后来天体物理学家和理论物理学家也常一起工作。萨根和索恩就是这两类科学家中数一数二的人物,只不过,这一次他并不是为哪个数学模型求助,而是为一本他刚刚写就科幻小说《接触》(Contact)。        

        《接触》涉及了星际穿越的内容,萨根需要索恩帮助审阅的也正是这些内容,他的故事在科学上是否能够成立?须知,一部科幻小说的成功固然需要奇伟的想象力,但那些科学硬伤却可能撕裂作者搭建起的精妙故事。索恩读过书稿后,发现书中科学家是靠进入黑洞与遥远宇宙中的外星生命相会的,而根据我们的研究,没有什么能够穿过黑洞。于是,他将黑洞改为了“虫洞”,解决了这个问题。

        "经典"        

        经典:具有典范性的作品。

        经典物理:自十七世纪建立,包含力、热、声、光、电在内的理论体系,到了二十世纪初相对论和量子力学诞生后,物理学进入了现代物理学阶段。        

        《接触》出版后大获成功,被认为是科学写作的经典之作。尽管在源流上,这部小说似乎无法归于传统科幻的类型,我们还是会去比较经典之作《2001太空漫游》。        

        1968年以后,科幻作品都必须生活在《2001太空漫游》的阴影下。1964年,库布里克找到亚瑟•克拉克,邀请他为一部太空电影撰写故事。他们的工作方式有点反电影工业,从见面大谈特谈科学话题开始,直到电影制作快完成,克拉克都没有写完这个故事。试映会上,影评人反应极为冷淡,很多人觉得这部电影尽管太空效果惊人,但是晦涩,甚至无聊。但是电影公映仿佛是触动了某种时代精神,人们为之疯狂,很多人一次又一次地跑去观看这部电影。半个世纪过去了,太空题材的科幻电影还要被拿出来和它比较。“经典就是那些可以反复观看还能发现意义的作品”,那么这部电影当然是一部经典。        

        电影的晦涩的叙事并非故弄玄虚,1968年底,克拉克的同时创作的同名小说出版了。电影和小说的故事互相忠实于自己的“原著”。然而小说能够表现更丰富的技术细节:克拉克是字面意义的“火箭科学家”,他笔下的飞船会利用行星引力增减速,也会详细考虑飞往一地加速与减速对燃料的消耗,宇航员的舱内生活和太空行走都充满细节。聪明的读者在读书时,脑中可以想象那些经典力学的实验。而克拉克素来以预言科学进展知名,早年他就曾经撰写过同步地球轨道卫星的论文,小说中娴熟利用引力弹弓效应(重力助推)等航天技术铺陈情节。当他预言的技术与解决方案真的出现时,航空航天局的主管都曾写信:“亚瑟,所言不虚”。对照电影,《2001太空漫游》的小说充满细节,情节发展也环环相扣,著名的黑色石碑固然神秘,然而小说的美感却不来自于神秘主义,而是那些细密的描写:人如何飞出地球。        

        在电影和小说发布后的第二年,1969年,美国宇航员乘坐阿波罗11号飞船登上了月球。1972年,阿波罗17号最后一次将宇航员送上了月球,此后计划终止。四十余年过去了,人类没有再次登上月球。2013年,美国电视节目《流言终结者》中调查,有将近20%的美国民众不相信人类曾经登上月球。        

        “交会”        

        Space Rendezvous,空间交会对接,通常指航天器在空间轨道上合并成一体。        

        1985年,萨根的虫洞问题促使索普思考这个问题。首先,广义相对论预言了这类物体可能存在,而一旦有两个互通的任意门,利用时间的相对性就可以构建一个时间机器。当索恩投入这个问题时,他的朋友担心他疯了或者老了。索恩没疯,相反,他和两位博士生一起,真的构建了虫洞的数学模型,并设想了一个文明如何获取和利用虫洞。当论文写好时,索恩颇为犹豫:他不希望两个初出茅庐的博士因为和这么科幻的话题绑在一起,在职业上受同行轻视。然而他们的好奇心战胜了疑虑,论文发表了,引起了有趣的讨论。斯蒂芬•霍金甚至愿意打赌,自然界不会出现能够作为时间机器的虫洞。索恩写到,也许任何智能物体都无法穿越虫洞,以防改变历史,但是作为一名科学家,他也确实不愿意和霍金打赌,因为输面太大了。        

        也是1985年,《接触》出版,成为了超级畅销书,头两年就卖出了一百七十万本。在此后的十年中,萨根作为一名公共知识分子继续活跃,出版了论述核冬天的反战著作,写下了《黯淡的蓝点》,一部触动人心的航天科普作品,以及《魔鬼出没的世界》——在这部书中,他为科学和理性大声疾呼,对美国科学教育的失败和美国文化中的反智主义提出了尖锐的批评。1996年,在电影《接触》(中译《超时空接触》)拍摄过程中,萨根因癌症去世。翌年,电影上映,朱迪•福斯特扮演女主角、科学家埃罗威,时年28岁的马修•麦康纳扮演了她的男友,一位牧师帕尔默•乔斯。        

        2008年,又一次对接进入了酝酿阶段:基普•索恩如今已经临近退休,当年通过卡尔•萨根结识的一位制片人琳达•奥布斯特(Lynda Obst)找到了他,邀请他参与一部关于黑洞与时间机器的电影。也许索恩是这个题材最适合的科学顾问,他在1994年就出版过科普书籍《黑洞与时间弯曲》,书中记叙了自爱因斯坦以来相对论和天体物理研究的科学史,也用易懂的方式向大众介绍这个领域的重大发现。这一次,大家想拍摄一部关于黑洞的电影,自然想到了索恩。这部电影由斯皮尔伯格担任导演,乔纳森•诺兰(克里斯托弗•诺兰的弟弟)担任编剧。第一版剧本简直就是一部“索普电影”:一开头,人类在太阳系内发现虫洞,政府机关立刻找到了加州理工学院的安森教授,这位教授的原型就是索恩。剧情也参考了他的科普著作:两个黑洞“高康大”与“庞大固埃”围绕对方高速旋转;当利用虫洞进行时间旅行时,载人的航天器发生爆炸……这些都是《黑洞与时间弯曲》中的设想。这些情节后来没有在电影中出现,但是痕迹还是保留了下来。        

        不久之后,斯皮尔伯格退出了这部电影,改由克里斯托弗•诺兰接手拍摄,和弟弟乔纳森一起修改剧本。2014年11月,这部名为《星际穿越》的电影上映。        

        时间机器        

        《星际穿越》让人想到《2001太空漫游》,奇特的人工智能、利用引力弹弓加速、飞向土星、飞船旋转以产生人造重力……这些元素都似曾相识。外层空间场面那些沉默的片段仿佛是无声的致敬。是否是一部同样伟大的电影?网友们激烈的争论。我们也知道,这四十年人类并没有止步不前。例如土星环的精美影像,就来自于卡西尼号近年的拍摄。索恩的贡献当然融入了电影中,例如他的科学团队为黑洞的视觉形象计算了模型,并发表了相关的论文。我们在电影中看到的环绕黑洞视界散发光与热的“吸积盘”就来自他们的计算。        

        和很多太空电影一样,这部电影也充满英雄主义情怀,“地球是人类的摇篮,但人类不能一直生活于摇篮中”。有趣的是,这一次,已经年过不惑的马修•麦康纳成为了男主角,扮演宇航员兼工程师库珀。在他成熟男人的鱼尾纹附近,我们还是能看到1997年那个年轻牧师清澈的眼神。而当人类的希望、环形太空站库珀站旋转飞行时,熟悉小说《与拉马交会》(是的,“交会”)的读者恐怕又要说:“亚瑟,所言不虚”。        

        和2008版剧本比较,关于人类之爱的情节多了起来,拯救的力量也只能来自我们自己。上一版剧本中,女主角认为当虫洞不可思议的出现,一定有一个“目的”存在。然而上映版更像是一个希伯来传统的寓言:拯救一人,也即拯救全世界。在那个坏未来中,人类自作自受把自己逼上了绝路。人类值得拯救么?库珀没有这样问,他面对的问题更简单,他的孩子值得拯救么?这是一个不需思考的问题。        

        和《2001太空漫游》相比,《星际穿越》有多伟大?看起来这可能不是个好问题。电影作为一种魔术自有其魅力,对于那些生活于经典作品互文中的“五维观众”,当飞船飞向土星时,我们看到了1997年的太空、1968年的太空,以及更久远的,属于惠更斯与卡西尼们的太空。也许这个宇宙不允许虫洞存在,我们也永远无法获得一台时间机器回到过去。不过,书籍、电影这些人类文化的物质载体是另一种“时间机器”。通过他们,有那么一会儿,我们可以超越我们的时空,穿越星际。这也是为什么库珀们再一次选择,大概还是会决定飞出去,不仅因为孩子——也因为我们曾经创造的美好事物证明,人类值得拯救,值得生存。     

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