[前言:壞消息是老闆真的分身乏術撥不出時間寫沙丘,好消息是已經寫新的專題。於是按老規矩用舊文重貼來冷飯熱炒一下。在達利不遠千里跑去 LV-426 幫忙催產異形之前,他曾繞路過去沙丘,準備要扮演帝國皇帝 Shaddam IV。下文包含了這個史上最曲折的劇組故事,而圖左正是他原本會在電影中的華麗扮相。]
【達利如何催生異形寶寶】#葉郎電影徵信社 #舊文重貼
1979年上映的《Alien 異形》馬上要滿四十週年。四十年來有一個響亮的名字一直低調地躲藏在《異形》電影宇宙的深處不為人知,而那個人偏偏正是當年催生異形寶寶的關鍵人物。
他的名字叫達利。對,就是你認識的那個達利。
▇ 史上最偉大的失敗製作
一切的起頭是這位西班牙超現實主義藝術家有一天突發奇想覺得他要去好萊塢當明星。他想要演的是科幻小說家Frank Herbert的科幻巨著《Dune 沙丘魔堡》中的銀河帝國皇帝一角。
《Blade Runner 2049 銀翼殺手2049》的導演Denis Villeneuve此時此刻正偕同Javier Bardem、Josh Brolin、Oscar Isaac、Rebecca Ferguson和Jason Momoa等重量級卡司在沙漠裡拍攝《沙丘魔堡》電影。但在Denis Villeneuve之前已經有非常多人嘗試過要把《沙丘魔堡》搬上銀幕,他們之中唯獨只有David Lync那個食之無味、棄之可惜的版本抵達終點。而最令人津津樂道的就是達利參與的這一次華麗的嘗試:被譽為史上最偉大的失敗製作的Alejandro Jodorowsky版本。
智利導演Alejandro Jodorowsky被稱作邪典電影之王,他的《El Topo鼴鼠》和《The Holy Mountain 聖山》雖被譽為邪典電影的經典,但嚴格說仍是有利可圖的商業製作。法國製片Michel Seydoux因此告訴他下一部不論他要拍什麼他都可以幫他找到錢。
Jodorowsky的華麗卡司其實一點都不輸給Denis Villeneuve的版本:除了《Citizen Kane大國民》的Orson Welles、《Sunset Boulevard 紅樓金粉》的Gloria Swanson、《Kill Bill 追殺比爾》的David Carradine、《Rocco e i suoi fratelli 洛可兄弟》的Alain Delon之外,還找了滾石合唱團的Mick Jagger跨界來演男主角。但最令人錯愕的跨界還是達利。
▇ 達利引介異形之父
當導演和達利在紐約碰面談條件時,不按牌理出牌的達利提出了大概是電影史上最匪夷所思的合約條款:
1. 皇帝寶座的設計必須是「由兩隻交錯的海豚組成的馬桶」;
2. 皇帝的朝臣必須由達利認識的朋友擔綱演出;
3. 達利將不會閱讀劇本上的任何敘述(他的理由是「你的點子一定不會比我的厲害」);
4. 為了成為好萊塢有史以來身價最高的演員,達利的酬勞將以每小時10萬美金的費率計算。
天知道為什麼導演Alejandro Jodorowsky為什麼會答應這麼瘋狂的條件。不過導演也有他自己的解套方式:據說他隨即修改劇本把達利的戲份刪到可以在一個小時內拍完的量,剩下的台詞將由一個機器人替身代替達利佈達皇帝的旨意,而不再由皇帝本人親自現身說法。
但達利這高貴的酬勞也不是白拿,熱心的大師隨即發揮了他在歐洲藝術界的廣闊人脈,幫導演介紹了一位即將影響電影設計美學數十年的前衛藝術家:後來以《Alien 異形》獲得奧斯卡最佳視覺效果的瑞士超現實主義藝術家H. R. Giger。
▇ 從娜芙蒂蒂王后到異形頭骨
H. R. Giger 14歲的時候第一次在明信片上看到達利的名作《Premonición de la Guerra Civil 內戰的預感》,立刻對於畫作中撕裂的身體結構和陰影的運用方式感到目眩神迷。
本來學建築和工業設計的他,開始善用自己的工業設計專長和達利的超現實主義風格畫面,在肢解的人體上組合各種機械道具、軍事裝備、觸手、生殖器官、骷髏和骨頭,成為獨樹一格的哥德風藝術。
1975年達利從好友處得到了一本Giger的畫冊,隨即邀請Giger帶著女友到達利在西班牙的住處度假。達利的家是當年歐洲藝術界的聖地,許多藝術家都透過好客的達利在這裡認識和交流。
達利很快把Giger介紹給正在為《沙丘魔堡》找視覺設計的導演Alejandro Jodorowsky:「這是非常不可思議的藝術家,應該對你有幫助。」
1975年底、1976年愛寵,Giger飛往巴黎開始替《沙丘魔堡》劇組工作的同時,也在巴黎舉辦了一次小小的個展。後來成為《異形》中的怪物原型的那幅作品《Necronom IV》也出現在展場。
有趣的是這幅異形的概念圖中居然找得到達利的影子。達利在1972年一幅名為《Nefertiti 娜芙蒂蒂》的素描裡頭,就把著名的埃及娜芙蒂蒂王后塑像從長長的脖子一路延伸到帽子的絕美線條,還原成變形的頭骨。電影中異形光滑而細長的頭骨幾乎就是達利想像中娜芙蒂蒂頭骨的翻版。
▇ 我害怕我腦袋裡的畫面
這時候另外一位創造《異形》的要角也在巴黎登場。
來自美國的Dan O’Bannon是個年輕的電影全才。他剛剛和大學同學John Carpenter 一起完成了成本僅僅6萬美元的處女座《Dark Star 黑暗星球》。O’Bannon身兼演員、編劇、美術設計、特效執行的才華讓《沙丘魔堡》的導演Alejandro Jodorowsky相中,說服他放棄美國的一切(房子、車子、還有他寫到一半的《異形》以及《Total Recall 魔鬼總動員》的劇本),飛到巴黎加入他的華麗劇組。
「跟我來,有個新的藝術家億要讓你認識認識。」Jodorowsky立刻帶著O’Bannon到展場裡頭看H. R. Giger的作品。
這兩位《異形》的生父、生母終於見面的歷史性一刻其實詭異怪誕到極點。黑髮的Giger穿著一身黑色皮衣,皮膚慘白的像是此生從來沒有見過陽光一樣。O’Bannon還以為自己見到了吸血鬼本人。
講話輕聲細語的Giger一碰面就企圖分享精神科醫生開給他的憂鬱症處方——鴉片。
「你要來點鴉片嗎?」
「你為什麼需要用那玩意兒?」
「因為我害怕我腦袋裡的畫面。」
「可是那些只是你腦袋裡頭想像出來的啊。」
「那才是我感到害怕的原因。」
O’Bannon請求Giger讓他借走他的畫冊,回到旅館花了一整個晚上沈浸在Giger的世界裡。巴黎的這一夜改變了O’Bannon的一生,也改變了好萊塢電影史。
▇ 被異形爆胸的克隆氏症患者
Dan O’Bannon先前一直在寫一個關於太空中的怪物的劇本。但他腦中始終苦無怪物的具體形象。
O'Bannon自己是一種和先天免疫有關的罕見疾病克隆氏症(Crohn's disease)患者。克隆氏症的病徵包括腹部常感不適或隆起、嚴重腹瀉、抽筋、作嘔及大便出血等。持續不斷的絞痛、抽筋正是那些寄生在肚子裡的想像怪物的起源。患者形容發病的過程說「像是鴨子一樣,表面上優雅地在水面上漂浮,其實水面下正發瘋似地暴力打水」。
《異形》中令人頭皮發麻的異形爆胸橋段正是來自於克隆氏症病友O’Bannon自己的真實經驗 。
當他看完H. R. Giger那本超乎想像的畫冊:「我被Giger作品中的原創性給狠狠擊中。它們不只是令人害怕萬分的作品,更重要的是它們還是充滿原創力、絕美至極的作品。我一邊看著它們一邊心想:如果誰可以讓這傢伙設計一隻電影中的怪物,絕對會是史無前例的空前成果。」
O’Bannon知道他終於找到了他始終無法完成的《異形》故事缺少的關鍵元素,他稱作「蛋糕上的櫻桃」。
▇ 難產的沙丘魔堡催生了剖腹產的異形
《異形》的生父、生母在巴黎見面的這一天其實距離《沙丘魔堡》這個製作宣告夭折已經只剩幾週的時間。
《沙丘魔堡》的原作者Frank Herbert到歐洲出差的時候順便去劇組探班,發現瘋狂的導演還沒開拍就已經把950萬美元的預算花掉整整200萬,而且完全自由發揮、離題甚遠的劇本已經讓電影可能長達14個小時,用Herbert的話來形容「整個劇本已經是一本電話簿的規格」。
1976年初Alejandro Jodorowsky的《沙丘魔堡》因為投資人撤資而宣布無限期中止(稍後Ridley Scott接手籌拍也同樣半路放棄)。
當年拋下一切飛往巴黎的Dan O’Bannon身無分文地回到美國,瀕臨破產的他只能借住在編劇好友Ronald Shusett的沙發上。他只能拼命寫劇本,希望終有一天能翻身脫離這張沙發。
結果好運突然從天而降。當年曾試圖叫他不要去巴黎、來幫我們做特效的好萊塢科幻片劇組《Star Wars 星際大戰》一砲而紅,原本對科幻片興趣缺缺的Fox突然變得渴求任何隨時可以開拍的科幻電影。《異形》橫空出世。
當年《沙丘魔堡》導演Alejandro Jodorowsky留下的另一個遺產也被《異形》繼承:
Dan O’Bannon在《異形》劇組沿用了Jodorowsky獨一無二的美術設計工作模式。他把Jodorowsky集結的全球美術菁英——法國漫畫家Moebius、英國設計師Christopher Foss和瑞士超現實主義藝術家H. R. Giger集合在旅館房間,讓他們用擂台賽的方式提出各自的設計,誰的設計圖勝出就掛誰的名字。
這組被Jodorowsky稱作「spiritual warriors 精神戰士」的美術兵團成員,先後不同程度參與了導演Ridley Scott的《異形》和《Blade Runner 銀翼殺手》的設計工作,更影響了《Akira 阿基拉》、《Ghost in the Shell 攻殼機動隊》、《The Terminator 魔鬼終結者》、《The Fifth Element 第五元素》和《The Matrix 駭客任務》等等經典。
現在誰還敢說達利一個小時收費10萬美元很貴呢?
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過63萬的網紅蒟蒻講幹話,也在其Youtube影片中提到,在沒有疫情的情況之下 如果有外星人忽然造訪並襲擊地球 各國政府究竟會如何來應對 看完影片後你就會明白囉 本節目贊助商聯絡資訊 綱田繡FB粉絲專頁:https://www.facebook.com/KANGTIENXIU/ 綱田繡下訂單官網:Kangtien.com 實體店面:台北市萬華區中華路一...
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1979年上映的《Alien 異形》馬上要滿四十週年。四十年來有一個響亮的名字一直低調地躲藏在《異形》電影宇宙的深處不為人知,而那個人偏偏正是當年催生異形寶寶的關鍵人物。
他的名字叫達利。對,就是你認識的那個達利。
▇ 史上最偉大的失敗製作
一切的起頭是這位西班牙超現實主義藝術家有一天突發奇想覺得他要去好萊塢當明星。他想要演的是科幻小說家Frank Herbert的科幻巨著《Dune 沙丘魔堡》中的銀河帝國皇帝一角。
《Blade Runner 2049 銀翼殺手2049》的導演Denis Villeneuve此時此刻正偕同Javier Bardem、Josh Brolin、Oscar Isaac、Rebecca Ferguson和Jason Momoa等重量級卡司在沙漠裡拍攝《沙丘魔堡》電影。但在Denis Villeneuve之前已經有非常多人嘗試過要把《沙丘魔堡》搬上銀幕,他們之中唯獨只有David Lync那個食之無味、棄之可惜的版本抵達終點。而最令人津津樂道的就是達利參與的這一次華麗的嘗試:被譽為史上最偉大的失敗製作的Alejandro Jodorowsky版本。
智利導演Alejandro Jodorowsky被稱作邪典電影之王,他的《El Topo鼴鼠》和《The Holy Mountain 聖山》雖被譽為邪典電影的經典,但嚴格說仍是有利可圖的商業製作。法國製片Michel Seydoux因此告訴他下一部不論他要拍什麼他都可以幫他找到錢。
Jodorowsky的華麗卡司其實一點都不輸給Denis Villeneuve的版本:除了《Citizen Kane大國民》的Orson Welles、《Sunset Boulevard 紅樓金粉》的Gloria Swanson、《Kill Bill 追殺比爾》的David Carradine、《Rocco e i suoi fratelli 洛可兄弟》的Alain Delon之外,還找了滾石合唱團的Mick Jagger跨界來演男主角。但最令人錯愕的跨界還是達利。
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當導演和達利在紐約碰面談條件時,不按牌理出牌的達利提出了大概是電影史上最匪夷所思的合約條款:
1. 皇帝寶座的設計必須是「由兩隻交錯的海豚組成的馬桶」;
2. 皇帝的朝臣必須由達利認識的朋友擔綱演出;
3. 達利將不會閱讀劇本上的任何敘述(他的理由是「你的點子一定不會比我的厲害」);
4. 為了成為好萊塢有史以來身價最高的演員,達利的酬勞將以每小時10萬美金的費率計算。
天知道為什麼導演Alejandro Jodorowsky為什麼會答應這麼瘋狂的條件。不過導演也有他自己的解套方式:據說他隨即修改劇本把達利的戲份刪到可以在一個小時內拍完的量,剩下的台詞將由一個機器人替身代替達利佈達皇帝的旨意,而不再由皇帝本人親自現身說法。
但達利這高貴的酬勞也不是白拿,熱心的大師隨即發揮了他在歐洲藝術界的廣闊人脈,幫導演介紹了一位即將影響電影設計美學數十年的前衛藝術家:後來以《Alien 異形》獲得奧斯卡最佳視覺效果的瑞士超現實主義藝術家H. R. Giger。
▇ 從娜芙蒂蒂王后到異形頭骨
H. R. Giger 14歲的時候第一次在明信片上看到達利的名作《Premonición de la Guerra Civil 內戰的預感》,立刻對於畫作中撕裂的身體結構和陰影的運用方式感到目眩神迷。
本來學建築和工業設計的他,開始善用自己的工業設計專長和達利的超現實主義風格畫面,在肢解的人體上組合各種機械道具、軍事裝備、觸手、生殖器官、骷髏和骨頭,成為獨樹一格的哥德風藝術。
1975年達利從好友處得到了一本Giger的畫冊,隨即邀請Giger帶著女友到達利在西班牙的住處度假。達利的家是當年歐洲藝術界的聖地,許多藝術家都透過好客的達利在這裡認識和交流。
達利很快把Giger介紹給正在為《沙丘魔堡》找視覺設計的導演Alejandro Jodorowsky:「這是非常不可思議的藝術家,應該對你有幫助。」
1975年底、1976年愛寵,Giger飛往巴黎開始替《沙丘魔堡》劇組工作的同時,也在巴黎舉辦了一次小小的個展。後來成為《異形》中的怪物原型的那幅作品《Necronom IV》也出現在展場。
有趣的是這幅異形的概念圖中居然找得到達利的影子。達利在1972年一幅名為《Nefertiti 娜芙蒂蒂》的素描裡頭,就把著名的埃及娜芙蒂蒂王后塑像從長長的脖子一路延伸到帽子的絕美線條,還原成變形的頭骨。電影中異形光滑而細長的頭骨幾乎就是達利想像中娜芙蒂蒂頭骨的翻版。
▇ 我害怕我腦袋裡的畫面
這時候另外一位創造《異形》的要角也在巴黎登場。
來自美國的Dan O’Bannon是個年輕的電影全才。他剛剛和大學同學John Carpenter 一起完成了成本僅僅6萬美元的處女作《Dark Star 黑暗星球》。O’Bannon身兼演員、編劇、美術設計、特效執行的才華讓《沙丘魔堡》的導演Alejandro Jodorowsky相中,說服他放棄美國的一切(房子、車子、還有他寫到一半的《異形》以及《Total Recall 魔鬼總動員》的劇本),飛到巴黎加入他的華麗劇組。
「跟我來,有個新的藝術家億要讓你認識認識。」Jodorowsky立刻帶著O’Bannon到展場裡頭看H. R. Giger的作品。
這兩位《異形》的生父、生母終於見面的歷史性一刻其實詭異怪誕到極點。黑髮的Giger穿著一身黑色皮衣,皮膚慘白的像是此生從來沒有見過陽光一樣。O’Bannon還以為自己見到了吸血鬼本人。
講話輕聲細語的Giger一碰面就企圖分享精神科醫生開給他的憂鬱症處方——鴉片。
「你要來點鴉片嗎?」
「你為什麼需要用那玩意兒?」
「因為我害怕我腦袋裡的畫面。」
「可是那些只是你腦袋裡頭想像出來的啊。」
「那才是我感到害怕的原因。」
O’Bannon請求Giger讓他借走他的畫冊,回到旅館花了一整個晚上沈浸在Giger的世界裡。巴黎的這一夜改變了O’Bannon的一生,也改變了好萊塢電影史。
▇ 被異形爆胸的克隆氏症患者
Dan O’Bannon先前一直在寫一個關於太空中的怪物的劇本。但他腦中始終苦無怪物的具體形象。
O'Bannon自己是一種和先天免疫有關的罕見疾病克隆氏症(Crohn's disease)患者。克隆氏症的病徵包括腹部常感不適或隆起、嚴重腹瀉、抽筋、作嘔及大便出血等。持續不斷的絞痛、抽筋正是那些寄生在肚子裡的想像怪物的起源。患者形容發病的過程說「像是鴨子一樣,表面上優雅地在水面上漂浮,其實水面下正發瘋似地暴力打水」。
《異形》中令人頭皮發麻的異形爆胸橋段正是來自於克隆氏症病友O’Bannon自己的真實經驗 。
當他看完H. R. Giger那本超乎想像的畫冊:「我被Giger作品中的原創性給狠狠擊中。它們不只是令人害怕萬分的作品,更重要的是它們還是充滿原創力、絕美至極的作品。我一邊看著它們一邊心想:如果誰可以讓這傢伙設計一隻電影中的怪物,絕對會是史無前例的空前成果。」
O’Bannon知道他終於找到了他始終無法完成的《異形》故事缺少的關鍵元素,他稱作「蛋糕上的櫻桃」。
▇ 難產的沙丘魔堡催生了剖腹產的異形
《異形》的生父、生母在巴黎見面的這一天其實距離《沙丘魔堡》這個製作宣告夭折已經只剩幾週的時間。
《沙丘魔堡》的原作者Frank Herbert到歐洲出差的時候順便去劇組探班,發現瘋狂的導演還沒開拍就已經把950萬美元的預算花掉整整200萬,而且完全自由發揮、離題甚遠的劇本已經讓電影可能長達14個小時,用Herbert的話來形容「整個劇本已經是一本電話簿的規格」。
1976年初Alejandro Jodorowsky的《沙丘魔堡》因為投資人撤資而宣布無限期中止(稍後Ridley Scott接手籌拍也同樣半路放棄)。
當年拋下一切飛往巴黎的Dan O’Bannon身無分文地回到美國,瀕臨破產的他只能借住在編劇好友Ronald Shusett的沙發上。他只能拼命寫劇本,希望終有一天能翻身脫離這張沙發。
結果好運突然從天而降。當年曾試圖叫他不要去巴黎、來幫我們做特效的好萊塢科幻片劇組《Star Wars 星際大戰》一砲而紅,原本對科幻片興趣缺缺的Fox突然變得渴求任何隨時可以開拍的科幻電影。《異形》橫空出世。
當年《沙丘魔堡》導演Alejandro Jodorowsky留下的另一個遺產也被《異形》繼承:
Dan O’Bannon在《異形》劇組沿用了Jodorowsky獨一無二的美術設計工作模式。他把Jodorowsky集結的全球美術菁英——法國漫畫家Moebius、英國設計師Christopher Foss和瑞士超現實主義藝術家H. R. Giger集合在旅館房間,讓他們用擂台賽的方式提出各自的設計,誰的設計圖勝出就掛誰的名字。
這組被Jodorowsky稱作「spiritual warriors 精神戰士」的美術兵團成員,先後不同程度參與了導演Ridley Scott的《異形》和《Blade Runner 銀翼殺手》的設計工作,更影響了《Akira 阿基拉》、《Ghost in the Shell 攻殼機動隊》、《The Terminator 魔鬼終結者》、《The Fifth Element 第五元素》和《The Matrix 駭客任務》等等經典。
現在誰還敢說達利一個小時收費10萬美元很貴呢?
(原載於 Hybebeast:https://hypebeast.com/zh )
現實中的星際終結者 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的精選貼文
【立場轉載】【2020 諾貝爾物理學獎】廣義相對論與宇宙最黑暗秘密
打風落雨留在家,為何不試試學習黑洞的理論呢?😹😹😹
//諾貝爾獎有三個科學奬項,我們在學校也習慣以「物理、化學、生物」等不同科目去區分不同科學領域。這種分界當然能夠方便我們以不同角度去理解各種自然現象,但大自然其實是不分科目的。科學最有趣的是各種自然現象環環相扣,我們不可能只改變大自然的某一個現象而不影響其他。就好像蝴蝶效應,牽一髮而動全身。
廣義相對論間接推論暗物質存在的必要
廣義相對論是目前最先進的重力理論,它能夠解釋迄今為止所有實驗和觀測數據。然而,天文學家發現銀河系的轉速和可觀測宇宙的物質分佈,都顯示需要比觀測到的物質更加多的質量。這是物理學的其中一個未解之謎,有時會被稱為「消失的質量」問題。那些「應該在而卻看不到」的物質,就叫做暗物質 (dark matter) 。
有些物理學家猜測,會否根本沒有暗物質,而是廣義相對論需要被修改呢?他們研究「修正重力 (modified gravity) 」理論,希望藉由修正廣義相對論去解釋這些觀察結果,無需引入暗物質這個額外假設。可是從來沒有修正重力理論能媲美廣義相對論,完美地描述宇宙一切大尺度現象。
天文學研究向來難以得到諾貝爾獎,因為天文發現往往缺乏短期實際應用。然而過去十年之間,有關天文發現的研究卻得到了五個諾貝爾物理學獎。換言之,過去幾十年間改變人類對宇宙的基本認知的,有一半是來自於天文現象。其中有關廣義相對論的包括 2017 年的重力波觀測、 2019 年的宇宙學研究,以及 2020 年的黑洞研究。
不過很少人提及這三個關於廣義相對論的發現其實同時令暗物質的存在更加可信。因為這些發現測量得越精確,就代表廣義相對論的錯誤空間更小。換句話說,物理學家越來越難以靠修正重力去解釋「消失的質量」問題,所以暗物質的存在就越來越有其必要了。
換句話說,如果證明黑洞存在,其對科學的影響並不單止是為愛因斯坦的功績錦上添花,而是能夠加深人類對構成宇宙的物質的理解。
描述四維時空的圖
談黑洞之前,我們首先要理解一下,物理學家是如何研究時空的。研究時空的一種方法,就是利用所謂的時空圖 (spacetime diagram) 。一般描述幾何空間的圖,在直軸和橫軸分別表示長和闊,形成一個二維平面。有時更可按需要加多一條垂直於平面的軸,代表高度。長、闊、高,構成三維空間。但如果要再加上時間呢?那麼就再在垂直於長、闊、高的第四個方向畫一條軸吧。咦?
怎麼了,找不到第四個方向嗎?這是當然的,因為我們都是被囚禁在三維空間之中的生物。如果有生活在四維空間裡的生物,牠們會覺得我們很愚蠢,問我們:「為什麼不『抬頭』?第四個方向不就在這邊嗎?」就像我們看著平面國的居民一樣,在二維生物眼中,牠們的世界只有前後左右,沒有上下。到訪平面國的我們也會問:「為什麼不『抬頭』?第三個方向不就在這邊嗎?」但牠們無論如何也做不到。
宇宙是三維空間,另外加上時間。如果要加上時間軸這個「第四維」的話,我們就必須犧牲空間維度。物理學家使用的時空圖就是個三維空間,直軸代表時間(時間軸)、兩條水平的橫軸代表空間(空間軸)。當然,把本來的三維空間放在二維的平面上,我們需要一些想像力。在時空圖上,每個點都代表在某時某地發生的一件事件 (event) ,因此我們可以利用時空圖看出事件之間因果關係。一個人在時空中活動的軌跡,在時空圖上稱為世界線 (world line) 。
由於時間軸是垂直的,並且從時空圖的「下」向「上」流動。一個站在原地位置不變的人的世界線會是平行時間軸的直線。由於光線永遠以光速前進,光線的世界線會是一條斜線。而只要適當地選擇時間軸和空間軸的單位,光線的世界線就會是 45 度的斜線。因為沒有東西能跑得比光快,一個人未來可以發生的事件永遠被限制在「上」的那個由無數條 45 度的斜線構成的圓錐體之間,而從前發生可以影響現在的所有事件則永遠在「下」的圓錐體之間。這兩個「上」和「下」的圓錐體內的區域稱為那個人當刻的光錐 (light cone) ,而物理學家則習慣以「未來光錐 (future light cone) 」和「過去光錐 (past light cone) 」分別表示之。
所有東西的世界線都必定被位於未來和過去光錐之內。在沒有加速度的情況下,所有世界線都會是直線。如果涉及加速,世界線就會是曲線。而廣義相對論的核心概念,就是重力與加速度相等,兩者是同一種東西。因此我們就知道如果在時空圖上放一個質量很大的東西,例如黑洞,那麼附近的世界線就會被扭曲。不單是物質所經歷的事件,連時空也會被重力場扭曲,因此時空圖上的格網線和光錐都會被扭曲往黑洞的方向。換句話說,越接近黑洞,你的越大部分光錐就會指向黑洞內部。因為你的世界線必須在光錐之內,你會剩下越來越小的可能逃離黑洞的吸引。
2020 年的諾貝爾物理學獎一半頒給了彭羅斯 (Roger Penrose) ,以表揚他「發現黑洞形成是廣義相對論的嚴謹預測」。在彭羅斯之前的研究,大都對黑洞的特性作出了一些假設,例如球狀對稱。這是因為以往未有電腦能讓物理學家模擬黑洞,只能用人手推導方程。但廣義相對論是非線性偏微分方程,就算不是完全沒有可能也是極端難解開的,所以物理學家只能靠引入對稱和其他假設去簡化方程。因此許多廣義相對論的解都是帶有對稱假設的。這就使包括愛因斯坦在內的許多物理學家就疑惑,會不會是因為額外加入的對稱假設才使黑洞出現?在現實中並沒有完美的對稱,會不會就防止了黑洞的出現?
黑洞只是數學上的副產品嗎?
彭羅斯發現普通的高等數學並不足以解開廣義相對論的方程,因此他就轉向拓撲學 (topology) ,而且必須自己發明新的數學方法。拓撲學是數學其中一個比較抽象的分支,簡單來說就是研究各種形狀的特性的學問。 1963 年,他利用一種叫做共形變換或保角變換 (conformal transformation) 的技巧,把原本無限大的時空圖(因為空間和時間都是無限延伸的)化約成一幅有限大小的時空圖,稱為彭羅斯圖 (Penrose diagram) 。
彭羅斯圖的好處除了是把無限縮為有限,還有另一個更重要的原因:故名思義,經過保角變換後的角度都不會改變。其實在日常生活中,我們經常都會把圖變換為另一種表達方式,例如世界地圖。由於地球表面是彎曲的,如果要把地圖畫在平面的紙上,就必須利用類似的數學變換。例如我們常見的長方形或橢圓形世界地圖,就是利用不同的變換從球面變換成平面。有些變換並不會保持角度不變,例如在飛機裡看到的那種世界地圖,在球面上的「直線」會變成了平面上的「曲線」。
扯遠了。回來談彭羅斯圖,為什麼他想要保持角度不變?因為這樣的話,光錐的方向就會永遠不變,我們可以直接看出被重力影響的事件的過去與未來。彭羅斯也用數學證明,即使缺乏對稱性,黑洞也的確會形成。他更發現在黑洞裡,一個有著無限密度的點——奇點 (singularity) ——必然會形成。這其實就是彭羅斯-霍金奇點定理 (Penrose-Hawking singularity theorem) ,如果霍金仍然在世,他亦應該會共同獲得 2020 年諾貝爾物理學獎。
在奇點處,所有已知物理學定律都會崩潰。因此,很多物理學家都認為奇點是不可能存在宇宙中的,但彭羅斯的計算卻表明奇點不但可以存在,而且還必定存在,只是在黑洞的內部罷了。如果黑洞會旋轉的話(絕大部分都會),裡面存在的更不會是奇點,而是一個圈——奇異圈 (singularity ring) 。
黑洞的表面拯救了懼怕奇點的物理學家。黑洞的表面稱為事件視界 (event horizon) ,在事件視界之內,你必須跑得比光線更快才能回到事件視界之外。因此沒有任何物質能夠回到黑洞外面,所以黑洞裡面發生什麼事,我們都無從得知。就是這個原因給予了科幻電影如《星際啟示錄 (Interstellar) 》創作的空間——在黑洞裡面,編劇、導演和演員都可以天馬行空。只要奇點永遠被事件視界包圍,大部分科學家就無需費心去擔心物理學可能會分崩離析了。甚至有些科學家主張,研究黑洞的內部並不是科學。
雖然如此,卻沒有阻礙彭羅斯、霍金等當代理論天體物理學家,利用與當年愛因斯坦所用一樣的工具——紙和筆——去研究黑裡面發生的事情。雖然或許我們永遠無法證實,但他們的研究結果絕非無中生有,而是根據當代已知物理定律的猜測,即英文中所謂 educated guess 。利用彭羅斯圖,我們發現不單奇點必定存在,而且在黑洞裡面,時間和空間會互相角色。
但這是什麼意思?數學上,時間和空間好像沒有分別,但在物理上兩者分別明顯:在空間中我們可以自由穿梭,但在時間裡我們卻只能順流前進。彭羅斯發現,帶領掉入黑洞的可憐蟲撞上奇點的並非空間,而是時間,因此我們也說奇點是時間的終點。亦因為在黑洞裡面掉落的方向是時間,向後回頭是不可能的,所以一旦落入黑洞,就只能走向時空的終結。
看見黑洞旁的恆星亂舞
另一半諾貝爾獎由 Reinhard Genzel 和 Andreas Ghez 平分,以表揚他們「發現銀河系中心的超大質量緻密天體」。銀河系中心的確有一個超大質量的物體,而且每個星系中心都有一個。這些質量極大的物體,就是所謂的超大質量黑洞 (supermassive blackholes) 。
上世紀 50 年代開始,天文學家陸續發現了許多會釋放出無線電輻射的天體,稱為類星體 (quasars) 。之後其中一個類星體 3C273 被觀測確認是銀河系外的星系中心。根據計算, 3C273 釋放出的無線電能量是銀河系中所有恆星的 100 倍。起初,天文學家認為這些能夠釋放巨大能量的類星體,必然是些比太陽重百萬倍的恆星。但是理論計算結果卻表明,這麼重的恆星會是極不穩定的,而且壽命會非常短,因此類星體不可能是恆星。
為什麼這些類星體不可能是恆星?因為恆星的發光度是有極限的,而且正比於恆星的質量。這個極限稱為愛丁頓極限 (Eddington limit) 。如果恆星的發光度超出愛丁頓極限,光壓(radiation pressure ,即光子對物質所施的壓力)就會超過恆星自身的重力,恆星就會變得不穩定。因此,天文學家逐漸改而相信類星體是位於星系中心的超大質量黑洞。這也令類星體多了一個名字:活躍星系核(active galactic nucleus)。
每個黑洞旁邊都有一個最內穩定圓形軌道 (innermost stable circular orbit) ,依據黑洞會否旋轉而定,大概是黑洞半徑的 3–4.5 倍。比最內穩定圓形軌道更接近黑洞的範圍,環繞黑洞運行的物質都會因不穩定的軌道而墜落黑洞之中,並在墜落的過程中釋放出 6–42% 的能量,因此可以解釋活躍星系核的強大發光度。
另一方面,彭羅斯在 1969 年亦發現一個旋轉的黑洞能夠把能量轉給物質,並且把物質拋出去,這個過程稱為彭羅斯過程 (Penrose process) 。換言之,從黑洞「偷取」能量是有可能的。科學家估計,科技非常先進的外星文明有可能居住於黑洞附近,並利用彭羅斯過程從黑洞提取免費的能源。這個過程亦進一步支持超大質量黑洞能夠釋放巨大能量的理論。
由於 E=mc2 ,能量即是質量,因此被偷取能量的黑洞的質量就會減少。霍金在 1972 年發現一個不會旋轉的黑洞的表面積不可能減少。黑洞質量越大,其表面積就越大,因此不會旋轉的黑洞不會有彭羅斯過程。他亦發現,如果是個會旋轉的黑洞,其表面積是有可能減少的。因此霍金的結論支持了彭羅斯的理論。
Genzel 和 Ghez 兩人的研究團隊已經分別利用位於智利的歐洲南方天文台 (European Southern Observatory) 的望遠鏡和位於夏威夷的凱克望遠鏡 (Keck Telescope) 監察了距離地球約 25,000 光年的銀河系中心區域將近 30 年之久。他們發現有很多移動速度非常快的恆星,正在環繞一個不發光的物體轉動。這個不發光的物體被稱為人馬座 A* (Sagittarius A*, 縮寫為 Sgr A*) 。 Sgr A* 會放出強大的無線電波,這點與活躍星系核的情況相似。
他們不單確認了這些恆星的公轉速率與 Sgr A* 的距離的開方成反比, Genzel 的團隊更成功追蹤了一顆記號為 S2 的恆星的完整軌跡。這兩個結果都表明, Sgr A* 必然是一個非常細小但質量達 400 萬倍太陽質量的緻密天體。這樣極端的天體只有一種可能性:超大質量黑洞。
霍金輻射 黑洞的未解之謎
諾貝爾物理學委員會在解釋科學背景的文件中亦特別提及霍金的黑洞蒸發理論以及霍金輻射 (Hawking radiation) 。現時仍然未能探測到霍金輻射的存在,未來若成功的話除了將再一次驗證廣義相對論以外,更會對建立量子重力理論 (quantum gravity theory) 大有幫助。就讓我們拭目以待吧!
重力波研究、宇宙學研究、黑洞研究,都是直接檢驗廣義相對論預言的方法。加上 2019 年 4 月 10 日公布的黑洞照片,大自然每一次都偏心愛因斯坦。相信愛因斯坦在天上又會伸出舌頭,調皮地說:「我早就知道了!」//
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