用Mathematica和Wolfram語言打造奧斯卡最佳視覺效果

諾貝爾物理學獎得主、紐約時報暢銷書作家暨加州理工學院退休教授基普·索恩(Kip Thorne),通過他對電影《星際穿越》的理論貢獻,點燃了粉絲們對科學的熱情。這部大片講述了一隊探險者根據基普·索恩的理論,穿越“蟲洞”以確保人類生存的太空冒險故事,榮獲2015年奧斯卡最佳視覺效果獎。而影片中的一些驚人特效最初是使用Wolfram技術生成的。

這部影片源于索恩和制片人琳達·奧布斯特共同構思的一個劇本,最終由導演克里斯托弗·諾蘭,編劇喬納森·諾蘭,作曲家漢斯·齊默以及DoubleNegative視覺特效團隊共同演繹成好萊塢大片。團隊當時面臨著許多挑戰,包括在其背后產生星場引力透鏡的黑洞圖像。索恩提供的解決方案從Wolfram語言(即Mathematica軟件使用的語言)編程開始。“我寫下方程式,在Mathematica中進行測試,然后再用ImageTransformation函數構建圖像。”索恩介紹說。

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創作團隊還需要在黑洞周圍放置一個吸積盤,以計算出從IMAX相機所看到的黑洞外觀(光線在黑洞的翹曲時空中彎曲),并在蟲洞附近模擬光線傳播。利用Mathematica的數值積分和ImageTransformation函數,索恩可以確保方程生成正確的結果。“Mathematica是我沿著方程是否正確并為Double Negative視覺效果團隊提供原始圖像的方式。”除了票房成功之外,索恩的創新方法還在“美國物理學雜志”(American Journal of Physics)和“古典與量子引力”(Classical and Quantum Gravity)雜志上發表。他在文章中描述的可視化技術有望在未來的電影和研究項目中得到應用。

索恩早在Interstellar之前就是Mathematica的用戶。在他早期的職業生涯中,所有的編程工作都是用Fortran完成的,但Mathematica出現,很快就吸引了他,并轉為使用Mathematica。“Mathematica改變了一切,我基本上放棄了Fortran。”索恩說。到20世紀90年代,Mathematica是他進行數值工作和運算的首選工具。他還使用Mathematica在他的著作The Science of Interstellar一書中創作了許多插圖。該書的讀者群是一般大眾,其中有50多個插圖都是在Mathematica的幫助下創作的。它曾蟬聯“紐約時報暢銷書排行榜”五個星期,激發了電影觀眾對科學和物理學的興趣。

“每當我需要進行數值計算或代數或微積分計算時,我都會使用[Mathematica]。它是我桌面上的標準工具。“索恩說。他還使用Mathematica制作了《現代經典物理學》一書中的許多插圖(2016年7月出版),并協助他進行大部分研究,包括他與模擬碰撞黑洞的物理學家團隊的持續合作。無論是進行符號計算還是數字計算,Mathematica都能讓索恩花更多的時間專注于全局。“它非常易于使用,并且可以快速提供可靠的結果,”他總結道。

是不是很想知道這“蟲洞”是咋用Wolfram語言實現的?

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