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10年前的《#星際效應》是怎麼醞釀出來的？
話說1980年加州理工學院有個叫索恩（Kip Thorne）的天文學新星，離婚後生活一團亂。一天接到一個電話，是科學大咖卡爾薩根打來，說要約他相親，對象是《紐約時報》的科學編輯 Lynda Obst。
兩人見面沒有感情火花，但談科學倒很開心，然後就掰了繼續當能聊天的朋友就好。
Lynda Obst 後來轉行電影編劇（成名片是《閃舞》），又為硬科幻電影《接觸未來》與卡爾薩根、索恩合作。
2000年代初Lynda Obst與索恩聊天時，萌生一個將蟲洞、黑洞和科幻故事融合在一起的想法，並在2005年擬出一個故事大綱，就是《星際效應》的原型。
如果我沒記錯，故事大綱是：未來天文學家在土星附近發現了一個不明蟲洞，一支頂尖科學家組成的探險隊進入蟲洞，來到了超大質量黑洞的星系，還發現了一顆近距離環繞黑洞運行的行星，上面的時空受黑洞重力嚴重扭曲，時間快速流逝。
探險隊在此得到大量珍貴資料，但也面臨沉重的抉擇：如果繼續深入探險，回家時地球文明恐已不存在。該回去，還是為了求知慾留在這？
索恩構想的主題是探索未知，而非解救地球生存，但還是可以看到最終電影的影子。諾蘭加入後故事的主軸變成爸爸對女兒的情感與歉疚。
索恩為了這個電影發了兩篇paper，探討這樣高速旋轉，有吸積盤的大黑洞長什麼樣子。在《星際效應》後隨便路人甲看到發亮的二戰英軍鋼盔都知道是黑洞。然後大家都知道，索恩在2017年因對重力波探測的貢獻獲得諾貝爾物理獎。
圖片是索恩為《星際效應》隨便發的一篇論文中，計算出快速旋轉的超大型黑洞外觀。Oliver James et al， “Gravitational lensing by spinning black holes in astrophysics, and in the movie Interstellar”， Class. Quantum Grav. 32 065001 (2015)
【#星際效應 之「你給我回家認真算」（1）】
諾貝爾得主，Kip Thorne 是《星際效應》的科學顧問。
有一天導演諾蘭對Kip Thorne說：「你給我一顆行星，上面的一小時是外界的7年。」
諾蘭不滿地說：「你給我回家好好認真算。」
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Kip Thorne 乖乖聽話回家認真算。他推導出複雜的方程式，嘗試各種參數的排列組合，都找不到能讓那顆行星穩定地繞電影中那個叫「巨人」的超大黑洞運行，行星總是被黑洞吸進去。
直到他靈機一動：如果「巨人」以極高速自轉呢？
他在事件視界（event horizon）外不遠處找到一個能滿足導演要求的穩定軌道（見圖三的說明），在這個軌道上的行星不會被黑洞吸入，上面的一小時是外界的7年。
這個行星就是後來電影裡有可怕大浪的米勒星。
電影裡沒有明講，但如果仔細想，米勒星非常誇張。
「巨人」的周長是十億公里，比木星公轉的軌道還大。從外界觀察，米勒星每1.7小時就繞「巨人」公轉一圈，這速度相當於光速的一半！
那還不夠狂。如果你在一小時是外界的7年的米勒星上觀察，你每秒繞「巨人」公轉十圈！！這怎麼可能？這算超光速旅行嗎？離心力不會把米勒星撕碎嗎？答案是不會，因為「巨人」是帶著空間一起旋轉（正式名稱：參考系拖曳 Frame-dragging），就像是你以每小時4公里的速度在高鐵上走路，地面上的人測量出你走路的速度卻超過每小時300公里一樣的道理，並沒有違反任何自然定律。
待續...
【#星際效應 之「你給我回家認真算」（2）】
又有一天，《星際效應》的導演諾蘭對科學顧問 Kip Thorne說：「我的主角要從100億光年外回地球，但不能走蟲洞的原路，你給我想一個超光速回家的辦法。」
Kip Thorne 答：「不行，這不科學。」
Kip Thorne 說：「啊就違反物理嘛，沒啥好算。」
諾蘭覺得 Thorne 這次推三阻四，交代的工作不愛做，更不滿。兩人你來我往一週後，諾蘭願意退讓：「不超光速也行，但你要想辦法帶主角活著回家見女兒。」
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Kip Thorne 回家認真想，終於想到一個辦法。這個辦法在他《星際效應的科學》這本書裡有解釋，但電影裡卻有些隱晦，很多人（包括我）都誤會。
我們看到主角進入黑洞後落入一個奇異的空間，叫超正方體 Tesseract，是立方體的4D類比（2D-正方形、3D-正方體、4D-超正方體）。一般以為那是在黑洞的內部，事實上在 Kip Thorne 的設定裡，那是先進文明「他們」的一個類似太空船的東西，由第四個空間維度進入黑洞內捕捉墜落中的主角。
所以超正方體這一段並非發生在黑洞內。
這個辦法的困難點是劇組必須想出一個展現4D的視覺效果。（後來事實證明非常成功。）
Kip Thorne 的想法是，這個超正方體藉由第四維度跳躍回地球（基本上仍是蟲洞的概念），停靠在女兒的房間旁邊。Thorne 的解釋借用「弦論」的說法：我們的世界是一個二維的「膜」（Brane），超正方體像三維的立方體貼在膜上，立方體裡面的人可以在無數個膜之間遊走。時間維度在這裡也以空間的型態表現，讓主角在不同的時間裡飄移。
也因為時間在這裡也和空間的維度一樣，所以當主角撥動秒針的時候，所有時間軸上的秒針都在抽動，不論女兒10歲、20歲、40歲，回到房間裡都會看到秒針用摩斯電碼傳送從爸爸來的數據。