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2015/04/21

星際效應

從克羅埃西亞的回程中,在飛機上看了一部電影「星際效應」,還蠻好看的。(雖然前半部還蠻悶的)
星際效應》(英語Interstellar)是一部2014年美國科幻片,導演為克里斯多福·諾蘭,由馬修·麥康納安·海瑟薇米高·肯恩潔西卡·崔絲坦擔任主演。
電影主要敘述一個人類團隊藉由穿越
蟲洞來尋找適合人類生存的星球的冒險故事。
加州理工學院物理學家基普·索恩參與了劇本創作,他對蟲洞時間旅行的研究為本片增添了不少科學依據。諾蘭御用藝術指導內森·克勞利英語Nathan Crowley表示,劇情還涉及黑洞原理、相對論萬有引力等許多科學概念。

劇情描述:於不久未來,農作物因氣候轉變和疾病而經常欠收,社會為解決糧食危機而轉型為農業社會。主角庫伯(Cooper)本為
美國國家航空暨太空總署駕駛員和工程師,也被迫成為農民。庫伯的十歲女兒墨菲(Murphy)表示其房間書架上的書本無故掉到地上,認為這是某幽靈欲與她溝通所致。在一場沙塵暴中,庫伯和墨菲發現沙塵在房間中留下了坐標通訊碼。二人驅車到達後發現坐標位置乃美國國家航空暨太空總署的一個秘密基地,領導人為布蘭德教授(Brand)。

布蘭德教授向庫伯表示他們於土星星系內發現了一個蟲洞,認為這是外星生命體為拯救人類而希望人類能利用它到達另一遙遠的星系定居。約十年前,太空總署執行了與自殺任務無異的拉撒路任務(Lazarus Missions),派遣了12名科學家搭載探測器穿越該蟲洞各自降落在12個被認為有居住可能性的行星上回報狀況,傳送回來的資料顯示其中一個以黑洞巨人」(Gargantua)為中心的恆星系統有三顆星球可能適合殖民,並以降落該行星上的科學家名字命名它們:米勒(Miller)、艾德蒙斯(Edmunds)和曼恩(Mann)。布蘭德教授希望庫伯能擔任太空船永續號(Endurance)的駕駛員前往該三個星球,並透露了A計畫與備用的B計畫:A計畫是讓地球人類能在確定適合移居後遷移;B計畫是帶著多個人類胚胎,讓人類能在另一星球殖民重新開始,而原本地球上的人類則會滅絕。

害怕父親從此一去不回的墨菲對庫伯的決定深感憤怒,庫珀在二人沒有道別下離開,與教授女兒艾米莉亞(Amelia)、物理學家羅米利(Romilly)、地質學家道爾(Doyle)和兩具機器人塔斯(TARS)和凱斯(CASE)進入太空登上永續號展開旅程。

永續號先到達米勒星,眾人隨即發現「巨人」的龐大引力將使米勒的時間流逝比地球時間緩慢:米勒星的一小時等於地球上約七年。庫伯、艾米莉亞和道爾乘坐飛艇降落星球,而羅米利於永續號上留守。庫伯等人發現米勒星只有一片汪洋且經常出現巨型海潚。艾米莉亞欲取回先行到此的科學家米勒的飛行記錄儀,導致道爾未能趕及返回飛艇而被海嘯吞噬,飛艇亦因進水而延誤了起飛,眾人返回永續號後,發現對羅米利而言已渡過了超過23年的時間。

由於永續號於米勒星浪費了過多時間,眾人認為只能選擇前往餘下兩個星球的其中一個,並在一番爭辯後終決定後前往曼恩星;於地球,墨菲已和庫伯離開地球當年同齡,並加入了美國國家航空暨太空總署協助布蘭德教授解開拯救地球人類所需要的重力方程式,但教授在健康惡化瀕死之際向墨菲透露真相:A計畫不可能實現;被眾人從人工睡眠中喚醒的科學家曼恩亦表示方程式因缺乏黑洞引力奇點的數據而無法完成,因此永續號的真正目的並非拯救地球人類。庫伯知道真相後表示要返回地球,而曼恩在他協助幫忙尋找營地時破壞了其太空服面罩並表示宜居數據均假,目的是希望太空總署能派人來救他。曼恩留下待死的庫伯離去後乘坐飛艇離開,同時羅米利試圖從被曼恩拆解的機器人奇普(KIPP)中取得探測資料,過程中觸動了內置陷阱引發爆炸身亡。曼恩打算利用永續號前往艾德蒙斯星,但在對接不成功下強行打開氣閘導致永續號受損;庫伯在窒息前被艾米莉亞所救,二人乘坐另一飛艇返回太空,成功對接失控旋轉的永續號使它穩定下來。

永續號上的資源已不足以返回地球,因此庫伯和艾米莉亞決定把永續號駛往「巨人」,射出塔斯讓它收集引力奇點的數據,再於接收數據傳送回地球後前往艾德蒙斯星實行B計畫。為減少永續號的質量讓艾米莉亞逃生,庫伯讓自己的飛艇於耗盡燃料後分離並進入黑洞,但在飛艇被毀彈射逃生後,他發現自己身處一個時間並非線性流動的五維空間:庫伯至此明瞭該蟲洞由未來超越了時空的人類造成用以拯救古代人類,也是他們眼中的外星生命體。庫伯利用塔斯收集的數據,以重力透過墨菲的書架傳送給她;庫伯正是墨菲小時候所說的幽靈。成人墨菲於回憶此事時終發現父親傳送的訊息,完成了布蘭德教授的方程式,讓人類得以離開地球。

五維空間在數據傳送完畢後分解,庫伯被送離蟲洞回到土星後失去意識,醒來後發現他被太空總署在土星軌道上建造的庫伯殖民太空站人員所救;他已離開地球91年,技術上而言已是124歲。庫伯於站內與年老垂死的墨菲重逢,但墨菲表示父母不應目送子女離世而讓他離開,並建議他前往尋找艾米莉亞。在庫伯與塔斯偷取一艘飛艇出發時,孤身一人的艾米莉亞已到達艾德蒙斯星並建立了居住地:先行抵達的科學家艾德蒙斯雖已離世,但星球適合人類居住。

科學指導

基普·索恩擔任本電影科學顧問,確保蟲洞、相對論等盡可能地準確。他表示他們討論了如何描繪蟲洞和黑洞,然後計算了容許光線穿過蟲洞或圍繞黑洞的方程式,因此觀眾看見的是建基於愛因斯坦的相對論方程式。

在設計蟲洞和巨型旋轉黑洞時,索恩與視覺效果總監和三十名電腦特技人員合作。索恩向特技人員提供理論方程式,由他們按方程式編寫新的電腦特技軟體以造出準確的重力模擬。

導演克里斯多福·諾蘭最初擔心合乎科學準確度的黑洞對觀眾而言未必能夠理解,而有可能需要不合理地改變外觀,但最後認為只要他維持一致的拍攝角度就能讓效果可被觀眾理解。由於黑洞體積巨大,人類因此能進入事件視界而沒有發生拉扯現象。黑洞於劇中也非二維空間之洞穴而是三維空間之球體。

於早期製作中,索恩製定了指引:不能違反現有物理定律,一切想像均須有科學根據而非單憑編劇的想像。諾蘭在不影響電影製作的前提下接受了指引。索恩曾一度花費兩星期時間遊說諾蘭放棄一個關於角色超越光速飛行的理念,他也表示能夠容許最大藝術自由的是劇中角色到訪之一個星球的冰雲層。

莫非定律
摩菲定律
英語Murphy's Law),又譯為摩菲定理、莫非定律,具體內容是「凡是可能出錯的事必定會出錯」,指的是任何一個事件,只要具有大於零的機率,就不能夠假設它不會發生。

在科學和演算法方面,它與英文所謂的「worst-case scenario(最劣情形)」同義,數學上用大O符號來表示。例如,對插入排序來說,最劣情形即是要排序的陣列完全倒置,必須進行 n*(n-1) 次的置換才能完成排序。在實驗上,證明了最劣情形不會發生,並不代表比它輕微的情形就不可能,除非能夠很有信心的推論事件的機率分布是線型的。

在文化方面,它代表一種近似反諷的幽默,當作對日常生活中不滿的排解。
 

摩菲定律自古以來即有,如民謠所說,
I never had a slice of bread particularly large and wide that did not fall upon
the floor and always on the buttered side.

即「麵包落地的時候,永遠是抹奶油的一面著地」。至於摩菲定律的名稱由來可追溯至1949年間,由當時參與美國空軍高速載人工具火箭雪橇英語Rocket sledMX981發展計劃的John Paul Stapp上校旗下研究員首先提出,以當時亦有參與計劃的研發工程師愛德華·A·摩菲英語Edward_A._Murphy,_Jr.命名。當時模擬實驗已清晰要求參與者把夾用正面夾好,結果還是有人連續47個夾都夾錯了,故此引申出一件事可以差到盡的時候便會差到極限。

摩菲定律是指「凡是可能出錯的事均會出錯。」(Anything that can go wrong will go wrong.)。引申為「所有的程序都有缺陷」,或「若缺陷有很多個可能性,則它必然會朝往令情況最壞的方向發展」,講白話一點「明明之前應該都沒問題,偏偏關鍵時刻就是出錯了」。

註:相關書籍 ─
星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像

http://www.books.com.tw/products/0010672842

參考資料來源:

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%98%9F%E9%9A%9B%E7%A9%BF%E8%B6%8A
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%91%A9%E8%8F%B2%E5%AE%9A%E7%90%86
https://www.youtube.com/watch?v=dWdLZJIpORw
https://www.youtube.com/playlist?list=PLk0Hd0vmvFM-cKdiEGoMso7L7leei0TH4



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