生活在别处的宇宙意义

( 美国加州理工学院著名天体物理学家基普·索恩。《星际穿越》整部影片的理论基础是他的虫洞理论 )

女孩儿呀，贝蕾

来去呀，光难追

相对论呀，捷径

今日出门呀，

昨夜回

( 英国著名物理学家斯蒂芬·霍金 )

——生物学家布勒（A.H.R.Buller）

如果仔细研究，物理学也是一件很浪漫的事——人类拥有令人惊奇的思维力量，在迷途中知返、在思想里跳跃，最终发现主宰宇宙的基本定律是如此单纯、精妙、壮阔。

( 美国天文学家、科幻作家卡尔·萨根 )

《星际穿越》院线大热后，浮现出来的是背后的一个力求通俗的物理学家——基普·索恩（Kip Stephen Thorne），他的新书《星际穿越的科学》（The Science of Interstellar）和旧作《黑洞与时间弯曲》（Black Holes and Time Warps），被称为看懂《星际穿越》的必读理论著作。前者被导演克里斯托弗·诺兰称为“永不让一个人被落下”，即让每一个普通读者都能理解看似高深复杂的物理知识。同时，这本新书也正如索恩所言，是一部“将真正的科学编织成电影的质地”的书。

而594页的《黑洞与时间弯曲》旧作，某种程度上更像爱丽丝的兔子洞。钻进去后发现自身离宇宙本质如此之近：黑洞、白矮星、坍缩、曲率波、虫洞⋯⋯于是，初看电影时略有不懂之处，开始渐渐如江南生长的白莲，浮出水面。

索恩本身是加州理工学院费曼理论物理学的教授，其研究领域主要是引力物理和天体物理学，他同时也是斯蒂芬·霍金和科幻作家卡尔·萨根的好朋友。与众多理论物理学家不太相同的是，索恩不仅向学术界披露自己的研究成果，还善于向大众展示在引力物理和天体物理学领域的一些发现和令人兴奋之处。美国的PBS、英国的BBC以及YouTube都播放过索恩关于黑洞、引力波、相对论、时间旅行以及虫洞等主题的公众演讲节目。在YouTube的一个视频上索恩形象地把爱因斯坦的相对论形容为爱因斯坦将时间变得更个人化，你的时间是你的时间，我的时间是我的时间。

要想真正看懂电影《星际穿越》，先得弄懂“黑洞”的概念。黑洞是恒星坍缩死亡后形成的超高密度天体，能吞噬邻近的任何物质。黑洞表面，由于引力特别大，所以时间几乎是停滞的，越接近黑洞，时间会变得越缓慢。这也是为什么影片中男主人公库珀一行接近黑洞航行时，他只老了几个小时，而地球上的他的女儿，却已经老了30岁的原因。这一点，索恩在物理学理论上作了证明——如果米勒的星球离黑洞足够近又不至于被吸进去，而黑洞旋转速度够快的话，这一转速，索恩在书里说，必须达到物理学上的黑洞所能旋转速度的最大值。

黑洞的另一作用就是引起巨大的潮汐力。在黑洞的潮汐力作用下，米勒的星球来回左右摇摆，每一次摇摆的周期，经过索恩计算是一小时。这也就意味着，在平静的水面上，每一小时就会有巨大的浪来袭，淹没一切。而这一小时的时间，正是导演克里斯托弗直接提出要求的，而他当时根本不知道索恩的计算结果。

飞船在探索米勒的星球发现不适宜人类居住后，决定飞至另一个星球——曼恩的星球。这个星球是一个酷寒的星球，温度极低，广布冰川，就连天上漂浮的云都是冰云。在这个星球上，人性的自私被进行了一番深刻诠释。曼恩博士试图强行对接飞船，最终导致飞船两个舱位的爆炸。爆炸在影片中被处理成完全寂静无声，这一点尤被索恩称道。因为在物理学中，宇宙中的任何爆炸就应该是寂静无声的——由于宇宙中没有任何空气可以传递声波。

整部影片的理论基础是索恩的虫洞理论。虫洞，是宇宙中相距遥远的两点间的一条假想捷径，它有两个洞口。假设你想从地球穿越到26光年外的织女星，可行方法是一个虫洞在地球附近，另一个在26光年外的织女星轨道附近。这样，从地球附近的洞口进入，只需经过1000米的距离（隧道的长度），就可到达26光年外的织女星旁。

事实上，虫洞理论并非索恩专利，早在1916年爱因斯坦场方程的解中就被发现。但是，之前的虫洞理论并不适用于《星际穿越》这部电影，因为没有谁能够安全地穿越虫洞：虫洞不断地产生和消失，而消失有时只有几秒钟的时间，穿越进去的人却必将随着虫洞的消失而消失。

1985年，在美国弗雷诺西畔的5号洲际公路上，索恩为了帮助自己的好友——科幻作家卡尔·萨根（Carl Sagan），开始思索并计算让一个人通过虫洞的可能性。最后，他得出结论，要想通过虫洞，必须有一个负能量的“奇异物”，通过引力作用打开并支撑虫洞，最后得以让人通过。

萨根的小说《接触》出版后，索恩又发现虫洞的另一特性，即在构造虫洞的过程中，时间会被扭曲，既可沿时间向前，也可向后，因此它至少在短时间内会成为一台时间机器。他坦言这个理论是格罗赫在1966年用整体方法证明过的。

从这个理论延伸，事实上整部影片的格局就是，库珀一行从地球出发，在经历种种曲折后洞察真相，最后库珀和女主角布兰德孤注一掷地进入黑洞、试图重回地球——恪守库珀对女儿的承诺。在穿越黑洞、接近奇点的最后一刻，库珀被五维空间生物拯救至超立方体中，在那里，未来的库珀向曾经10岁的女儿墨菲（此情景发生时库珀的女儿已经是40岁的成年女子）发送消息后，库珀的任务完成了。在隧道即将关闭、库珀在穿越五维空间的刺眼光芒中隐约看见影片刚开始自己和布兰德在飞船首次飞向黑洞外围轨道时布兰德兴奋地和飞船凸起处的手形状物体握手，并称这是“第一次握手”。当时坐在布兰德旁边的库珀不知道，原来布兰德握手的对象，正是未来的自己，而不是他们当时以为的，“五维空间生物”。

正如美国科幻大师阿尔弗雷德·贝斯特在《时光的背叛》中所说：我们“记得”过去，但和这个“过去”相逢时却对面不识。思想总在回溯，但时光一直向前，一旦分离，即是永诀。库珀在当年和10岁女儿告别时，怎么也不会想到，再见到她时，她已经是濒死的百岁老人了，而自己还是40多岁的样子。

如第43页右下角图片所示，十分相似的图也出现在影片开头——导演正试图通过这一最浅显的图示，以最快速度向观影群体做一次科学普及。这张图代表了虫洞理论的精髓：原本一张纸上两个点的距离（假设为26万光年）非常遥远，但是将纸平均对折，两个点重合为一点时，却发现距离是那么近（1000米）。而这两个点，就是“虫洞”。

电影还充斥着久被迷醉的时空扭曲主题。主人公库珀进入黑洞，在无限的维度空间里可以无限触摸但始终无法到达自己女儿的卧室。这时他才意识到，原来整个宇宙的奥秘都在他10岁女儿的这间小屋里。在这里，未来的他通过书、灰尘、手表，向那个特定时刻的墨菲传递着解救全人类的信息。注意：库珀并不是“回到”过去，索恩在书中说，物理学理论目前是无法支撑人类回到过去的——这也是斯蒂芬·霍金所说的“物理学定律不允许时间机器”。于是，在电影里，库珀是通过引力的作用将“消息”传递到过去。这也是导演诺兰为这部电影设立的两个重要的理论规则之一。主人公库珀只能“观看”过去，而不能重新回到过去。但是，重力信号却可以穿越横亘在未来和过去间的屏障，这就是为什么库珀可以通过重力向女儿传递信息的理论依据。由此，影片开头女儿墨菲口口声声说的“鬼魂”——因为书籍总是无端在房间掉落、灰尘自发排列成二进制消息等——原来正是未来的库珀所为。

虫洞和黑洞的区别在于，黑洞是单向的，任何事物都可以进去但没有任何事物可以出来；而虫洞是双向的曲面，“我们可以走进洞里，也可以回到外面的宇宙”。影片最后，库珀进入黑洞看似是一种自杀行为，但正如索恩在书中解释，库珀其实是在接近奇点的最后一刻，被更高级的五维生物所拯救出来至那个超立方体中。

观看《星际穿越》的最大一个疑问就是，就算我们理解了虫洞理论、隧道、时间扭曲等，但是为什么，影片中当库珀跌入超立方体中时，看见的只是自己女儿的卧室，而不是地球上任何时间或地点？

索恩在《星际穿越的科学》中说，库珀进入超立方体后，由于超立方体是五维空间，而五维空间在时间上可以向后回溯，所以库珀回到了多年前、自己出发飞向太空前的那个时刻和地点。依据索恩的理论，库珀当时到达的实际上是地球附近的“五维超空间”。在那一刻，墨菲和她的卧室是四维的，库珀却身在五维空间，这也是为什么他不能突破界限走入墨菲那个空间的原因。在影片中，库珀上下左右能看见不同角度女儿的房间，这是由不同的射过隧道的光所营造的。从库珀的角度看，当时他可以看见6个卧室，每个卧室都是一模一样的——取决于他从什么角度看。而事实上，自始至终只有一个卧室存在，只不过每个卧室之间有十分之一秒钟的时间延迟。这时，机器人塔斯（TARS）的一句话道破了事情的关键：你现在所见到的时间代表的是一种实体维度。

目前，我们所处的空间是四维的：上—下、东—南、西—北，以及时间。时间是第四维度。但是，在时间中，我们只能向前，而不能退后。五维空间是除了上述空间外，多了“向前－向后”的时间维度，因此，他们的时间是可以倒退的。女主人公布兰德的一句话概括了五维生物的特性：对于他们（五维空间生物）来说，过去就像一座峡谷，可以随意爬入；未来就像一座高山，可以随意攀援。

贯穿影片始终的另一条重要定律是墨菲定律。我们都听过这一名词，但是墨菲定律的本质究竟是什么？影片中主人公为什么要以“墨菲”为自己的女儿命名？

从感性角度说，墨菲定律是一条很悲观的定律，大意基本为任何事只要有变坏的可能，它就一定会变坏。这一哲学意味的定律也充斥着整部影片。当主人公库珀的女儿抱怨父亲为自己起名墨菲的时候，她也像现在的我们肤浅地理解着这一定律，认为这一定律预示着某种悲观。但是，纵观整部影片，确实，当远行太空的父亲得知自己或许将再也无法返回地球、恪守对女儿的承诺时，确实是发生了最坏的情况。但是，在这种情况下，库珀没有放弃，却一直在这种“最坏的情况”里前行——铤而走险地进入黑洞最深处，在保全布兰德的基础上，将自己从飞船中分离出来，利用引力的作用，使布兰德得以顺利通过。但正是在这种“墨菲”式行为的基础上，他才最终得以将拯救人类的公式通过时间扭曲的方式传递给女儿，并最终通过女儿的解读得以解救全人类。

索恩在电影诞生过程中也亲历了“墨菲定律”。据《星际穿越的科学》介绍，该片最初曾被大导演斯皮尔伯格接受，但在经历了两年半的剧本创作和剧作家的讨论后，突然有一天，斯皮尔伯格和派拉蒙影业在某些问题上不能达成一致，导致斯皮尔伯格将不再导演此片。在那个时刻，索恩受了很大打击。事情也正如墨菲定律一样，只要有坏的可能，就一定向这种可能发展了。

但幸运的是，当时该剧的编剧正是克里斯托弗·诺兰的弟弟乔纳·诺兰（Jonah Nolan），而克里斯托弗看到剧本后，极感兴趣。随后在两大电影公司——派拉蒙和华纳长时间谈判后，影片终于由克里斯托弗·诺兰执导。

最终，整部影片的核心或可都归于兰波的“生活在别处”和凯鲁亚克的“在路上”。在地球不断发展的今天，我们的泅渡将最终不再满足于国与国、洲与洲之间。人类最终极的“在路上”理念必有一天会延伸到宇宙。从此以后，仰望星空，我们看到的将不再是一个一无所知的幕布，而是一条条渐渐清晰的道路。那时，我们或可达到索恩在《黑洞与时间弯曲》中所言的“无限发达的文明”。 库珀虫洞生活黑洞宇宙黑洞与时间弯曲生活在别处宇宙意义别处