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宇宙是如何开始的？落入黑洞的命运是什么？时间旅行可以实现吗？
如果有人一一解答了上述问题，并告诉你宇宙的卷曲面和物质面通过真空涨落紧密相连，未来人类或许可以乘坐代际飞船穿梭在浩瀚的宇宙，你会作何感想？
11 月 4 日，笔者亲赴成都，现场倾听诺贝尔物理学奖得主、《星际穿越》科学顾问和制片人基普·索恩（Kip S. Thorne）与天文物理学家张双南、《流浪地球》系列导演郭帆一本正经讨论这个问题时，他们都露出了孩童般的微笑和向往。
要知道，基普·索恩毕生致力于探索黑洞、虫洞、时间机器的可能性，其最重要的研究成果之一是探测到引力波——13 亿年前，两颗质量分别为 36 个太阳、29 个太阳的黑洞碰撞，合并成一颗新的黑洞，由此形成的引力波穿过星际空间；终于在 2015 年 9 月，这个引力波抵达南极半岛顶端，向上穿越地球，出现在路易斯安那州利文斯顿的引力波探测器的一条线上，700 万秒后出现在基普·索恩推动创建的 LIGO(激光干涉引力波天文台)第二个引力波探测器上——2016年这一消息被公之于众；2017年，基普·索恩因此摘得诺贝尔物理学奖。
诺贝尔物理学奖获得者 基普·索恩
他表示，宇宙的卷曲面和物质面通过真空涨落紧密相连，“宇宙的卷曲”有个通俗地理解示例——黑洞（由卷曲的空间和时间组成），而“真空涨落”就像拿出一只盒子，取走所有可以取出的东西，只留下真空，根据量子物理定律，真空中一定包含微小的波动，所有可能存在于盒子里的东西都会随机闪进闪出，比如光、X 射线和伽马射线......以及电子、正电子、质子和中子也会随机波动。
基普的老朋友霍金曾受此启发提出，“黑洞在诞生过程中，会将“真空涨落”转化为辐射，并在此后的数百万年中，逐渐从黑洞的囚禁世界中释放出来。”
此后，数位科学家推测，宇宙在其诞生早期以指数级速度快速膨胀，并利用物理定律证明，如果宇宙确实存在暴胀，那么从大爆炸奇点中产生的真空涨落，从膨胀的空间中吸取了恰到好处的能量转化成今天充满宇宙的物质和辐射。
至此，基普大胆畅想，真空涨落的这种特性，也许可以被用来制造具有负能量的奇异物质来维持虫洞的开启——通俗点说就是，未来人类不仅可以乘坐代际飞船穿梭在浩瀚的宇宙，甚至还能自由穿越虫洞。
当你听一位诺奖得主侃侃而谈这些时，很容易代入他天马行空的想象，更容易被他对科学赤城的热爱所感染，正是科学家们日拱一卒式的研究推动着人类对宇宙的探索。
诚如《流浪地球》系列导演郭帆借“电影之口”感慨的那般——“那些看似遥远的理论，都成为了改变人类历史的转折点，昨天的科幻，也许就是明天的现实。”
以下为腾讯WE科学大会引力沙龙上，《星际穿越》科学顾问和制片人基普·索恩（Kip S. Thorne）、天体物理学家张双南、《流浪地球》系列导演郭帆沟通对谈实录，部分内容为方便阅读有所删减和调整：
马斯克在诺兰生日派对问了什么？
Q：可以请 Kip 谈一谈对时间旅行的看法吗？
基普·索恩：我从电影《超时空接触》中获得时间旅行的灵感与启发，后来跟朋友聊天，如果有先进的技术就可以把虫洞变成一个时间穿越机器；但我的好朋友霍金认为时间旅行机器可能会在出现的瞬间被摧毁。
时间旅行、物理学定律是我现在做的试验，当真空涨落及穿越虫洞的时候，时间机器可能会摧毁物理学定律——那些描述宇宙运作的基本原理；所以，我觉得霍金是对的，时间机器一旦被创造出来就会立即被摧毁，但我并非百分之百确定这一点，只能说时间旅行是由物理学定律允许的。
Q：各位可以顺着聊一聊代际飞船的可能性吗？
张双南：我虽然不研究航天技术，但工作是研制天文望远镜，放到卫星或者空间站上探索宇宙，所以跟航天界的同事们打交道非常多。关于人类的未来，是航天、天文学研究、宇宙学研究最关注的问题，人类不可能永远在这个地球上生活下去，或早或晚要离开地球，或者带着地球走——当然有一种途径是在宇宙中找到另一个适合人类生活的地方，至于那个地方在哪里，今天还不知道。
现在，天文学家通常想的是另一个太阳附近类似地球的行星，我们相信一定有这样一颗行星，既然有这样的梦想，那人类未来的技术一定会朝着这个方向努力；但代际飞船不是一代人去得了，一定是几代人，像科幻电影把人类冻起来运过去，这是我们要探索的方向——如果不去探索这种可能性，人类就只有灭亡这一个归宿。
当然，我们做黑洞研究，也挺喜欢将来移居到黑洞附近，因为黑洞自己吸引物质过程中产生能量，甚至霍金辐射，那个地方能够给人类提供很多能量。今天看起来这是蛮科幻的畅想，但没有这种想象，我们就没有探索的目标，更无从谈及实现。
基普·索恩：代际飞船旅行我们这代人是看不到了，可以先去看一些小的任务，比如飞行器流浪到较近的恒星系统，带仪器去传回一些数据或图片——这样的想法本身就让人心潮澎湃，或许我活着的时候看不到了。
从人类的角度来说，星际旅行还需要很长的时间实现，我们需要这种想象力，也需要这方面技术的发展，需要找到新的理论支撑；实际上，这方面做技术研究的人并不多，好像大家都相对短视，在科学探索上只局限在自身这一代发展，我时常鼓励学生把目光放长远一点，应该去看未来 50 年能做什么，想一下遥远的未来会发生什么。
Q：为什么选择研究天体物理这样的方向？
张双南：这是非常长的一个故事，我小时候特别喜欢读科学家传记，那时不觉得科学家是人而是神；大学读过一本叫《最初三分钟》的书，当时在学核工程，读完发现原来宇宙如此有趣，所以大学毕业后毅然选择进入这个领域。
还有一点特别想讲，90 年代我到马歇尔空间飞行中心开始做黑洞研究，买了一本书叫《Black Holes & Time Warps》（黑洞与时间弯曲），作者就是身边的基普.索恩教授，我为黑洞里如此多有趣的故事着迷、为这么多重要的人投入毕生做研究而钦佩，自此便把黑洞研究当成职业研究方向，Kip 的那本书是开启我探索黑洞的一个起点。
基普·索恩：我是因为阿西莫夫、海因莱茵这些科幻作家迷上了天体物理，一年前才看了《三体》，非常喜欢。年纪大了之后我看书少了，因为脑袋转得没有各位这么快，必须要更聚焦才可以很好地享受阅读，但我还是决定去读《三体》，读完非常喜欢这部非凡的作品，它可能是这辈子读过的前三之一。
Q：请教 Kip 能否谈谈这些年在艺术方面的工作？随着在艺术领域的思考越来越多，您对时空穿梭的想法有没有变化？
基普·索恩：大约 30 年前我尝试转向科学和艺术的交互领域，《星际穿越》是我做决策之后的第一个艺术作品，也是我退休 5 年后做的事，后来还和霍金讨论了《超时空接触》《星际穿越》。
除了在电影领域有所涉猎外，我和诺兰御用作曲家齐莫、视觉特效师保罗·富兰克林是很好的朋友。我其实会从天体物理学朋友身上去搜集一些资料，比如说宇宙的起源、黑洞，包括宇宙的相变，当我收集到这些资料后，就会拿给富兰克林团队看素材，让他帮忙加入一些审美元素，然后又和齐莫的音乐去搭配，齐莫可能会邀请一个交响乐团或小乐队来进行演奏。我们聊音乐，聊科学，聊其他的方面，他们会听我谈最开始的天体物理找灵感，这是一种很有趣的工作方式。
最近，我和一位年轻艺术家成为朋友，他叫里亚·哈多伦，擅长画插画，我出版诗集的插画都出自他手。此前，我可能只给妻子写过几首情诗，年轻时给女朋友写过情诗，后来我决定写一些科学方面的诗词，加上他的插画，就出了这样一个诗集，诗集中穿插了非常多里亚的插画，两者相得益彰，更方便读者去理解。
我现在想写一本小说，灵感可以来自我跟霍金之间，或者是跟俄罗斯物理学家涅夫之间讨论的内容，我觉得人间太短暂了，世界上有太多美妙的事情在发生，我一生教了50多年物理，在我退休后总想跨界尝试不一样的东西。
Q：《流浪地球 3》定档 2027 年春节档，不知道郭帆导演方不方便透露一下进展？剧本创作时科学顾问协助创作的边界在哪儿？
郭帆：我先回答后面的问题，剧本创作过程中如果涉及到科学领域的问题，会先跟科学顾问沟通，科学顾问团队包括计算机、物理学、力学各方面，我会问想象中的那个东西有没有可能符合科学原理、能不能实现，如果科学顾问觉得这事靠谱，就继续往下写，如果不靠谱这事就停了。比如《流浪地球 2》最开始想的不是炸掉月亮，而是用别的方式完成把月亮毁掉，科学顾问算了下不太可能，后来才讨论呈现是把月亮炸掉。
《流浪地球 3》已经推翻了九稿，所以还在努力，希望有更多新鲜的东西进来，所以来来回回不断迭代，科幻剧本特别像编程，要不断迭代，蛮后悔宣布定档 2027 年春节档这个时间。借此机会想问Kip一个问题，霍金曾经提出过“时序的保护机制”，我也曾经看马斯克讲过这个世界是真实的几率会低于亿万分之一，您认为世界是真实的概率有多少？
基普·索恩：你是说真实与模拟的对比吗？多年前在诺兰的生日派对上，马斯克也问过我这个问题，我想了想之后说“没错，也许有这样的一个可能，我们现在的世界都是模拟的。”
然后，马斯克认为，也许我们每个人是寄住在一个模拟的世界当中，这个世界是在模拟的宇宙当中，一层层累积上来的模拟。但是，如果有一个高度发达的文明能模拟这么多不同维度，可以模拟出宇宙，然后给我们带来如此非凡的体验，他们为什么要做这样的模拟？背后的动机是什么？如果是发达的外星文明，他们可以做很多别的事情，没有必要模拟人类地球。
当《流浪地球》与《星际穿越》的大脑相撞
Q：郭导在与科学顾问团沟通时，怎么厘清科学与想象之间的关系？
郭帆：因为工作时间特别不固定，有时候跟着我们的拍摄进度，经常凌晨两三点群里还在沟通，这儿特别对这些科学家们抱歉，也特别感激他们有那么多耐心去沟通。其实，创作过程中会提出很多奇奇怪怪的想法，比如炸月亮，希望第三季能有更强的科学团队，因为涉及的领域更复杂，借这个机会想邀请两位参与下一部电影的科学顾问。
张双南：其实前两部电影也有被邀请，当时太忙了。我认为郭导做得非常好了，科学和艺术结合起来不太容易，但看了两位的电影之后对科幻有了一点认识，What is art，我认为艺术是对生活的审美创造，科学是对自然的审美发现，科幻是对科学与技术的审美创造，这是我从两位的电影里面学到的。看一部科幻片好不好，就看科学扎不扎实，艺术表现力有没有冲击，《星际穿越》和《流浪地球》这两方面都做到了。
Q：《星际穿越》里有个黑洞叫卡冈图亚，与 2019 年真正拍摄到黑洞照片非常像，您如何在 2014年预言了黑洞的样子？
基普·索恩：《星际穿越》当中那个黑洞的吸积盘会发出很多光，是一个非常薄的赤道圆环，这其实跟土星旁边的土星环非常像，如果土星是一个黑洞的话，土星旁边的圆环就像黑洞的光晕，因为引力作用才会这样，因为黑洞引力很大，所以这个光线会绕到黑洞的背后，一个盘状的结构，它和 M87 黑洞底部结构非常像。
其实，M87 黑洞拍出来的那个照片，气体的流动方式是非常复杂的，是多维度的，所以跟《星际穿越》当中的黑洞不太一样，就好比把《星际穿越》镜头移到北极上方呈现出来的一样。为什么我会精准的预测出来？还是基于物理定律、基于对吸积盘这些气体如何运动有比较精准地推测，然后通过模拟就可以比较精准地预测出黑洞的样子。
Q：《流浪地球》当中的设定非常超前，电影的科学设定可以打几分？
张双南：特别喜欢《流浪地球》里面那个重核聚变，heavy nuclear fusion，首先符合物理原理，第二地球上石头非常多，确实取起来方便，未来是一定能够实现的，轻核聚变大概二三十年能实现，但燃料是有限的，下一步就是重核聚变。
当然，电影中最天才的想法是炸木星，把地球的氧和木星的氢弄到一起炸掉，想法真的很天才；但点火的方式我不太喜欢，回头私下可以跟郭导吐槽，有更好的点火方式。如果要打分的话，想打 9 分，不打 10 分是怕郭导骄傲，以后没有进步的余地了。
郭帆：感谢张老师手下留情。借张老师说的补一个我们经常聊的话题，就是地球推倒跑这件事想象力是非常丰富的，也是源自大刘老师原著里面的一个想法，但实现起来非常困难，第三季会更偏向于写实，会更加的回归到科学本身。
张双南：想问 Kip一个问题，您在物理界作出巨大贡献获得诺奖，对艺术界的贡献也为人们熟知，哪个领域的贡献最重要？
基普·索恩：都不重要，我最大的贡献是指导过的学生，加州理工是全球顶尖的学府之一，有来自全世界最聪明的学生，包括中国学生。我为他们打造一个学习和做科研的氛围，每次我可能带 5-6 个研究生，3-4 个博士后一起研究各种各样的课题，从彼此身上获得启发，一起实现更大的突破。
Q：目前人类太空探索的步伐符合各位的预期吗？
基普·索恩：相较西方来说，中国起步稍微晚一点，但中国在这方面很有潜力。我可以聊一聊西方的视角，上世纪 40、50、60 年代，火箭技术、太空探索技术发展得非常快，后来 NASA 把这个任务交给波音脚步就慢下来了，后来马斯克成立 SpaceX 公司，又把原先的步调拽回来，在发展新的航空航天技术、太空飞船技术方面，马斯克的步伐都很快。
当然，SpaceX 成立初期有很多失败，但是从失败中汲取教训后，步伐就很快，这背后是要到达一个风险承担的平衡点，我们看到 SpaceX 这样的公司在技术开发的过程中承担多一点风险，但对人类探索太空是充满信心的，这个信心在 21 世纪早期是有点失去的。
张双南：过去的 20 年里中国航天技术有了非常大的进步，如果要问大概什么时候能到月亮上，几年后应该就可以到月球上面去，到火星的时间长一点，也不过十年二十年。至于大规模的人类移民火星，那要先理解火星，学会在新环境生活，大概再过几十年是可以做到的，但要离开太阳系这个非常遥远，你如果问我对今天人类航天的发展满意不满意？我应该说非常不满意，因为我们的物理还是用的牛顿物理，这和刚刚基普·索恩教授说的我们过于保守，跟不敢发展新的技术有关系，有时候把事情搞得过于复杂。
另一个问题是，太空探索原本是人类共同的命运，不是中国人的命运，不是美国人的命运，也不是俄罗斯的命运，是人类共同的命运；但在这件事上，大国完全不能合作，这是一个非常大的遗憾，大国应该肩负起人类未来的命运一起合作，为了人类未来的发展寻找出路。
基普·索恩：确实国际合作非常重要，我赞同刚刚张教授刚刚的说法。我想说引力波做这样一个项目，LIGO项目就是国际合作的结果，这个概念其实是由一个俄罗斯物理学家提出的，他在冷战期间对LIGO项目提供了非常好的理论建议，如果我们没有跨过美国和俄罗斯去合作的话，LIGO 项目根本不会成功。
其实我们研究的科技非常复杂，所以需要花很长的时间来系统性地规划，这让我想起《星际穿越》第一个剧本是导演的哥哥约翰·诺兰先写，我们聊过一次他的本子，当时使用 LIGO 进行探测，他说可以在土星旁边通过虫洞探测引力波，但导演说我想要加很多别的科幻元素，包括超立方体等，我说你加这么多东西，会让引力波科学这个点没那么明显。
电影出来一年后，我们马上就宣布探测到引力波，诺兰旋即给我打电话要见面，我去他家聊了两小时，诺兰很后悔，他说“如果当时拍电影听了你的话，不加这么多东西、聚焦在引力波上，那电影就完全不一样了”，我说“不要后悔，你应该把重心放在未来的新电影上”。
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