在电影里呈现虫洞和黑洞
《星际穿越》背后的科学故事
一个白热的物质环围绕着黑洞形成一个球形的大涡流，看起来好像在上面和下面同时弯曲过来。这是影片《星际穿越》中所呈现出的黑洞，它正以接近光速的速度进行着旋转，同时其巨大的引力拖拽着周围的时空并一起运动。而这幅黑洞的影像可以说很接近现实。
几乎不可能的电脑特效
2014年底上映的好莱坞科幻大片《星际穿越》，讲述的是一队探险家利用新发现的虫洞，在广袤的宇宙中进行星际航行的故事。
关于黑洞和虫洞，我们在数学上、或者在科普写作中都有了很多表达，但基于科学理论的、直观的影像呈现，这部影片是第一个尝试的。为了保证银幕上黑洞和虫洞的真实性，影片制作方请来了大名鼎鼎的黑洞和虫洞研究专家基普·索恩作为科学顾问。
电影制作者所提出的故事是在一个遥远的未来，气候变化影响到农业,大部分农作物无法种植，地球上只剩下玉米一种粮食可以种植,人类处在灭绝的边缘。一位退役的宇航员被征召来进行最后一次的飞行，一个不顾一切的尝试，去寻找新的可适宜居住的星球来拯救人类的命运。
然而我们都知道，其他的恒星离地球都非常非常远，距离最近的比邻星离我们大约有4.22光年，而远的可达数百亿光年。即使以接近光的速度去抵达比邻星，都要花费好几年的时间，更遑论其它星球？那么，怎样才能实现真正的星际旅行呢？其实早在1983年，著名科普作家卡尔·萨根所写的小说《接触》（后来拍成了电影《超时空接触》）就面临着同样的问题，当萨根把这个困惑告诉好友索恩时，索恩认为人类真要想进行星际旅行，只能走捷径、抄近道，他建议可以利用虫洞，一个通过高维时空来连接宇宙中两个点的假想的快捷通道。
如今，《星际穿越》中的宇宙航行仍然需要虫洞。不过这次，作为《星际穿越》执行制片人的索恩得需要帮助电影制作者们解决一个很具体的难题——如何科学准确地在银幕上呈现出虫洞。
这并不是电影特效团队所头疼的唯一物理学问题。《星际穿越》的故事是基于时间膨胀效应——时间对于不同角色来说流逝的速度不一样。为了使电影中时间膨胀效应变得更加科学合理，索恩认为需要一个大质量的黑洞——在电影里被叫做“卡冈图雅”——并以接近光速来旋转。作为这部影片的导演，克里斯托弗·诺兰完全不知道黑洞是什么样子。好在有索恩的帮助，《星际穿越》呈现出了一个与现实十分接近的虫洞和黑洞。
极为壮美的虫洞和黑洞
《星际穿越》拥有一个超过30名电脑专家的电脑特效团队，这个团队的带头人富兰克林曾获得过奥斯卡最佳视觉效果奖。现在为了制作出完美的银幕效果，他们搬来了数千台电脑，在索恩的指导下，开始了黑洞和虫洞的银幕制作。
虫洞和黑洞的呈现都跟其附近光的弯曲有关，因为黑洞和虫洞都具有巨大的引力，经过其附近的光线不可避免发生弯曲。以前的电影制作人通常用一种被称为“光线跟踪”的技术来处理宇宙科幻大片中的光线和反射，但这种光线跟踪软件通常的合理假设是光线总是走直线的，而黑洞和虫洞，是宇宙中的极端现象，光线是要走弯路的。因此，电脑特效团队不得不重新编译一个新的渲染软件，他们请求索恩算出一些方程来使得他们的特效软件如同真实的物理定律那样描述世界。
索恩把答案给了富兰克林，不过是以大量的研究备忘录形式给了他们。文章十分长，来源详实，充满了公式，它们看起来更像学术论文。电脑特效团队根据这些公式编写进新的渲染软件里，然后开始去“纺织”出虫洞。当结果呈现出来后，它看起来像一个在宇宙映照出的水晶球，一个时空中的球形洞。
在成功地表现出虫洞之后，特效团队准备尝试用同样的办法去处理黑洞。但是黑洞如同它的名字一样，是光线的末日——所有的光线都会被黑洞吞噬。连光线都没有了，如何才能生动地呈现出黑洞？事实上，一个最普通的黑洞看起来就像一个漆黑的盘子，唯一有趣的地方是它扭曲了周围星空的背景图像。诺兰十分希望特效团队能把黑洞是球形的体现出来，富兰克林想到，可以把黑洞套上一个吸积盘（一种由弥散物质组成的、围绕黑洞转动的盘状结构）。
根据索恩的公式，特效团队尝试着做了一个不太准确的样本。他们制作了一个水平的多彩光环——一种类似吸积盘的图像，然后把它放在电脑里的旋转黑洞上。一个非常非常奇怪的事情发生了——在根据数学方程精心制作出来的软件中，黑洞周围弯曲的空间同时也弯曲了吸积盘，光线产生了以个非同寻常的光圈。
最终的效果终于出来了：当光线被困在黑洞周围时，在黑洞的黑影周围产生令人意想不到的复杂图案——白热的吸积盘出现在黑洞的上面、下面和前面，它看起来就像是一个碟子，那是星光弯曲造成的图像（见本文题图）。
基普·索恩看了看在他帮助下制造出的黑洞，然后想了想说，“那就对了，那就是它该有的模样。”电影特效最终呈现的图像，正是索恩所认为的最真实的黑洞图像，而对于那些《星际穿越》的观众来说，他们看到电影中的这些影像——虫洞、黑洞以及怪异的光线后，会说，“哇噢！那个真美。”
是的，它们不仅美丽，而且还很真实。
为艺术而做的妥协
最后，我们要强调一下，尽管《星际穿越》里的黑洞是很真实地展现出来了，但严格来说并不是真正的精确。事实上一些其他的效应被忽略了。如果把它们都考虑进去的话，旋转黑洞的吸积盘的一侧会更亮且呈现蓝色，另一侧则更暗且呈现红色。最终，吸积盘看起来很不对称。但是电影特效团队认为这可能会导致广大电影观众一头雾水，而且缺乏震撼性，所以为了艺术性，他们忽略了这个效应。
本文源自大科技*科学之谜 2016年第7期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997
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今日搜狐热点星际穿越中黑洞在影片出现的时间_百度知道
星际穿越中黑洞在影片出现的时间
我有更好的答案
其实，相对论已经告诉我们，时间和空间并不是两个分开的单独存在的东西，而是紧密相连的相互依存的客体，叫做 时空。而质量的能量场（这个说法是依照爱因斯坦的质能公式E=mc²）会引起时空的弯曲（也就是空间弯曲）。这就是四维时空。其中狭义相对论也告诉我们宇宙中最快的速度是光速，因为一个质量再小的物质加速到光速其质量也会增大到无穷大（参考公式m=m0/根号下1-v²/c²），再想维持这个速度也就需要无穷大的能量，而这显然不可能。黑洞的密度非常大，它也就拥有了巨大的引力，这样的引力大到连光都不能逃脱。因而其周围的引力场也就接近于无穷大（就好像把空间穿了一个洞）。所以黑洞中没有时间，又因为之前讲过空间时间不能单独存在，所以黑洞里也没有空间。这就是为什么电影里说黑洞会把时间扭曲（其实这样的说法也不完全正确）。其实真实情况是，只要有质量的物质的周围都存在能量场，空间和时间都会被扭曲。只是这样的效益太小，以至于我们平时都观察不到它。（这一点已经被证明。）
所以时间空间其实无时无刻都在被扭曲，或者说，真正完全没有被扭曲的时间空间，根本不存在。就像世界上不存在完全光滑的平面一样。
三分之一的地方我记得你想要图片？直接搜星际穿越黑洞或者卡冈图雅
详细一点的时间有吗？
没有，片源看完删掉了
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《星际穿越》幕后制作大起底 揭秘史上最真实黑洞如何打造
来源：汇众教育
编辑：小汇
摘要：除了票房的卖座，《星际穿越》的独具话题性也可谓神奇，一上映，网络上、朋友圈，刷的都是关于它的信息：讨论剧情的有，谈论科学性的有，科普影片背后各种物理原理与术语的有，也有宣泄感情，抒发对诺兰的膜拜或者不屑的……本文既不打算对诺兰作出任何评价，也不打算讨论剧情或者烧脑的物理原理，我们就从电影制作的角度来聊聊这部科幻巨作的特效吧。
&&&&&& 若说本年度最神奇的影片非克里斯托弗.诺兰的《星际穿越》莫属，尽管影片上映已经有一段时间了，但是现在上映的场次，还是座无虚席。（情报来自院线的小伙伴）
&&&&&& 除了票房的卖座，《星际穿越》的独具话题性也可谓神奇，一上映，网络上、朋友圈，刷的都是关于它的信息：讨论剧情的有，谈论科学性的有，科普影片背后各种物理原理与术语的有，也有宣泄感情，抒发对诺兰的膜拜或者不屑的……本文既不打算对诺兰作出任何评价，也不打算讨论剧情或者烧脑的物理原理，我们就从电影制作的角度来聊聊这部科幻巨作的特效吧。
&&&&&& 御用视效公司搭配顶级天体物理学家
&&&&《星际穿越》的诞生，有一个人功不可没，他就是著名的天体物理学家基普.索恩，因为《星际穿越》的整个故事基础是由他构建的。基普.索恩是加州理工学院费曼理论物理学教授，也是黑洞和广义相对论领域最杰出的的科学家之一，他与斯蒂芬.霍金、卡尔.萨根都是长期好友，在物理界有至高地位。索恩在从加州理工学院退休前一直努力向公众阐释相对论的复杂概念，当时他就与《星际穿越》的制片人琳达.奥布斯特讨论想要拍一部有关黑洞和虫洞的电影。
&&&&&& 几年前，斯蒂芬.斯皮尔伯格拿下这个项目，并且找来乔纳森.诺兰编写剧本，乔纳森.诺兰正是克里斯托弗.诺兰的弟弟，曾经写过《记忆碎片》、《致命魔术》、《黑暗骑士》等。后来斯皮尔伯格退出，克里斯托弗.诺兰顺理成章的接受了这个项目，他对弟弟的剧本进行了很大的改动，他希望让这个故事尽可能建立在科学基础上，所以他找到了索恩。
&&&&&& 索恩给诺兰上了几个月的课，向他解释黑洞如何弯曲光线和时空，因此整部影片是架构在索恩的理论知识基础上的。
&&&&&&特效制作，诺兰再一次找了他长期以来合作的也是唯一御用的特效公司Double Negative。很快Double Negative的总监保罗.富兰克林也被带到了索恩的办公室。富兰克林知道CG可以实现任何效果，但是也是很容易就违背物理原理的，他很怕达不到本片追求的真实感。于是他让索恩写了很多公式，索恩很配合甚至把自己的笔记本给了富兰克林，上面全是他多年以来的研究成果。富兰克林如释重负，他知道只要在特效的制作中严格遵循这些公式，创造出的图像就一定是符合物理定律的。于是他让公司的研发团队按照索恩的公式编写新的特效软件和算法。
&&&&&& 正是有了御用的特效公司搭配顶尖物理学家的智慧，才让影片中的各式场景呈现了最真实的效果。
&&&&&& 史上最真实最符合物理原理的黑洞
&&&&&& 若说《星际穿越中》最令人难忘的场景，非超大黑洞卡冈图雅无疑，人类的力量在雄伟壮丽、神秘莫测的黑洞面前，那么微乎其微不值一提。
&&&&&& 黑洞，其实不是个洞，而是个球体，这个球体的密度非常高，因此引力非常大。黑洞引力范围的边界叫做“视界”，任何进入黑洞引力范围的东西都无法逃脱，包括光，人们无法探知视界以内的东西，这便是“黑洞”的由来。黑洞视界附近有神奇的现象发生，包括巨大引力带来的光线弯曲，爱因斯坦称这一现象为“引力透镜”。另外，旋转的黑洞会吸引周围的物质，形成一个被称为“吸积盘”的圆环。吸积盘岁能量增加，会释放出鸣梁的光线。黑洞本身并没有光，人们观察黑洞必须通过引力透镜和吸积盘，当然这也是特效团队必须要呈现的。
&&&&&& 但是问题来了，以往的特效渲染器都是遵循“光线沿直线传播”的原理，但是这个原理对于黑洞周围并不适用，所以特效团队只能参考索恩的公式，编写用于黑洞图像渲染的“弯曲光线渲染器”，这也是史上第一个符合广义相对论的渲染器。
&&&&&& 特效制作人员在计算机中模拟了一个高速旋转的黑洞，并且在黑洞外围放置了一个扁平的彩色圆环用于测试，经过一番计算模拟后，他们发现了奇怪的现象，黑洞周围的扭曲空间使得吸积盘也跟着发生了扭曲，光环变得纵横交错，形状怪异。
&&&&&&& 特效团队开始以为是渲染算法出错了，但是经过索恩的分析之后认为，这就是黑洞应该有的样子。索恩说，“以往的电影中从来没有人展现过黑洞和虫洞确切的样子，《星际穿越》做到了，这是人类目前为止的得到的最符合物理原理的黑洞景象。”
&&&& 《星际穿越》的拍摄全程都没有用到绿幕，这源于诺兰不希望让演员在空无一物的绿幕前面全靠想象来完成表演，他始终要求给演员一些能够参照和交互的东西。
&&&&&& 拍摄黑洞戏份时，特效团队没有使用绿幕，而是搭建了巨大的投影幕墙和一比一的飞船模型，演员在飞船内表演时，窗户外面就是幕墙投射的宇宙景象。这块幕墙用了两台大型投影机，确保幕墙上的宇宙景象拥有合适的亮度。后期阶段，特效团队把幕墙上的投影景象替换成进一步细化的完善版本。
&&&&&& 水晶球一般的虫洞
&&&&& 索恩认为，影像虫洞外怪的只有三个参数，即虫洞的长度、半径、引力透镜的大小。于是他让特效团队改变这三个参数，制作出了各种效果的虫洞，最后，考虑到画面的美观和观众能够接受的程度以及理解能力，诺兰最终选择了这个看上去就像一个水晶球，球内充满了遥远宇宙的星系和星云的虫洞。
&&&&&& 虫洞内部穿越的场景，特效团队并没有完全参考索恩的公式，而是加入了许多艺术成分，这是因为如果根据公式去搭建这个场景与以往的电影区别甚微，很难有亮点，但是进过艺术加工的最终效果就变得震撼多了。
&&&&&&& 震撼的超立方体完美呈现
&&&& “五维时空”是影片的高潮部分，也是最难呈现在大银幕上的部分。通常认为我们所处的世界是四维时空，即三个空间维度加一个时间维度，而五维时空有四个空间维度。拥有四个空间维度的立方体被称为超立方体，特效团队的人物便是用视觉来呈现这个超立方体。从艺术角度说，他们本来可以很抽象的表现这个空间，但是受到导演的影响，特效团队还是尝试按照超立方体确切的样子制作。
&&&&&& 由于人类目前无法理解四个空间维度，所以诺兰设计让库伯掉入超立方体的其中一个面里。我们知道立方体的面是二维的，因此超立方体面就是三维的。诺兰正是让库伯调入超立方体的三维面，才使库伯没有灰飞烟灭。同时，墨菲的卧室于超立方体的另外一个三维面上，在五维时空里他们隔得非常近，这也是为什么库伯会在超立方体中看到墨菲的卧室。
&&&&&&& 爱因斯坦的相对论表示，回到过去是不可能的，即使是进入高维时空。但影片的设定让引力波可以穿越时间，影响过去，而对库伯来说，他需要看到所有的时间，从过去到未来。
&&&&&& 于是，富兰克林开始思考超立方体里面是什么样子，该如何展现“时间是一个实体”，如何展现所有物体在整个时间线上的每个瞬间。富兰克林想要找到一个平衡点，既不能让换面显得杂乱，又要从库伯的角度观察时间线上不同瞬间墨菲卧室里发生的事。他的办法是把墨菲卧室的六个像缩小，并让每个像发射两条垂直的先，这两条线就是“时间线”。每当时间线相交的时候，就会产生一个卧室的像，因此整个五维空间里可以有无数个卧室的像，这些像位于时间线不同的位置上，因此每个像代表的时间不同，库伯只要沿着时间线漂浮，就可以看到墨菲卧室的过去或未来。
&&&&&& 前面说到诺兰是不喜欢用绿幕的，所以即使是很难拍摄的超立方体，也没有用到绿幕，特效团队搭建了超立方体的其中一部分，由四个房间包围，在后期阶段，这些房间被扩展成无限个。超立方体的片场实拍用到了投影机，特效团队把时间变化产生的图像投影到搭建的房间的四壁上，这让整个拍摄团队对于超立方体内部的时间轴都有了直观的认识。当然，这整场戏的每一帧都添加了数字特效。
&&&&&& 库伯穿过超立方体的“时间隧道”，浏览时间轴上的所有瞬间，当然也是用CG制作的。由于诺兰依旧拒绝用绿幕，所以只好把演员掉在幕墙前，幕墙上投影的是之前做好的粗略版时间隧道画面，在后期阶段，这个粗略版的背景被替换成精细的CG图像，但是抠像和钢丝擦除的工作大量增加了。
&&&&&& 当库伯成功把信息传递给墨菲后，五维空间开始崩塌，在制作特效时，画面中的每个收缩面都是按照超立方体的旋转法则来收缩的。
&&&&&& 米勒星球的巨浪
&&&&&& 米勒星球完全被水覆盖，水看上去不深，但是由于靠近卡冈图雅黑洞，巨大的引力能够掀起千米高的巨浪。为了制作如此高的巨浪，特效团队又遇到了新问题。因为平时使用的各种参数，比如水花、浪顶的卷曲这些都不起作用，因为面对如此巨量的睡，这些参数都变得微不足道。最终特效团队利用巨浪和徘徊者号登陆船的比例关系，让观众看到巨浪击打登陆船，轻易把登陆船掀翻，然后淹没在巨浪中，使观众感受到浪的巨大。
&&&&& 对于浪的大致形状和运动，特效团队使用了手工动画的方式来制作，而对于浪表面的大量气泡、波浪、水花等，他们则开发了一个内部软件来进行模拟。
&&&& 这场戏的特效是在IMAX分辨率下完成的，所以对特效团队来说没有太多的时间做反复修改。富兰克林说道：“我看完巨浪的构图，觉得OK之后，我告诉艺术家们去做浪表面的水花，然后一个半月之后我才能看到最终结果。这就是IMAX分辨率的结果，我们没有足够的时间来做多次修改。”
&&&&&& 曼恩博士的冰冻星球
&&&&&& 冰冻星球的戏份是在冰岛拍摄的，虽然冰岛有成片的冰川，黑色的火山岩使得地面变得圆滑、富有线条，这种黑白对比形成了独特的陆地景观。但是富兰克林还是决定对整个场景做数字特效修改，因为他不希望让观众认出来这是在地球上拍摄的，他希望冰冻星球看上去跟地球上的冰川完全不同。因此，特效团队对航拍的冰岛素材做了大量修改，让场景拥有更多的“异域风情”。
&&&&& 《星际穿越》的成功，幕后团队功不可没，正是他们严谨科学的工作态度，才打造了一部如此真实的如此尊重科学的科幻巨作，希望有越来越多的电影，能够像这部电影的幕后团队一样科学严谨的去制作。
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《星际穿越》中为什么需要黑洞内的数据！！！！！！！！！！！！收藏
我认为当前理论物理的最大矛盾是无法构建一个统一的模型，即宏观物理和量子物理存在很多矛盾之处，说白了就是适用于宏观物理的不适用于量子物理，反之亦然。这个问题的核心是量子物理的三种力（强力、弱力、电磁力）和宏观物理的主要力（重力）无法调和。在需要考虑强力、弱力、电磁力的微观世界，不需要考虑重力，因为重力小的可怜。在需要考虑重力的宏观世界，不需要考虑强力、弱力、电磁力，因为后者主要作用于粒子之间。于是物理科学界开始考虑一个极端模型，这个模型必须需要同时考虑强力、弱力、电磁力、重力——就是黑洞。黑洞可以是小到粒子大小的一个物体，由于质量极大，重力极大；又由于它很小，所以需要考虑强力、弱力、电磁力的作用。如果能够对黑洞这种理论上存在的物体进行检测和观测，理论上说就能统一整个物理界。所以，获得黑洞数据这个说法是正确的，但是“进入黑洞去获取黑洞数据”等等，不过是科幻而已，看看就好。获取数据之后，就有可能可以解开重力之谜，也就有可能可以控制重力。如果不能控制重力，就不可能将全人类送上太空，因为挣脱地球引力、穿越大气层所需要的能量实在太多，以现有的资源不可能做到。但如果控制重力，将某个区域的重力降低成0，就可以随便飞了。
先把爱因斯坦的经典公式是怎么推导出来的弄明白，你的问题自然就有答案了
_(:з」∠)_今入黑洞获取数据完全是扯淡吧……在奇点内任何宇宙规律都会失效的。
意思就是神仙天使会飞，是因为他们改变了自身的重力和周围的引力。难怪啊，未知的科学都是神迹
黑洞的存在本来也是理论性的，YY也没有什么不可以吧
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判断题电影《星际穿越》里的黑洞还需要辅以白洞（如果确实存在），才能让人类的飞船来回往返。 对
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