Interstellar kể câu chuyện về thế giới không tưởng trong tương lai gần, khi Trái đất dần trở thành nơi không thể trú ngụ được nữa: khí hậu khô hạn, bụi mịt mù khắp nơi, thực phẩm khan hiếm vì hầu như không gì có thể sinh sôi trong điều kiện như vậy. Loài người đang bên bờ vực diệt vong, và hi vọng duy nhất là tìm được nơi ở mới, một hành tinh giống Trái đất của chúng ta nhất. Một cựu phi hành gia (do McConaughey thủ vai) được giao nhiệm vụ bay vào vũ trụ để tìm kiếm một hành tinh trong một thiên hà khác, nơi con người có thể bắt đầu lại từ đầu.

Tuy đây không phải là bộ phim đầu tiên đưa khán giả ra ngoài vũ trụ nhưng với Interstellar, lần đầu tiên khán giả được chiêm ngưỡng một mô phỏng hố đen và lỗ sâu huyền bí với tính chính xác chưa từng có. Bữa tiệc cho mắt người xem này là kết quả một năm làm việc của một đội ngũ 30 người và hàng nghìn máy tính. Cùng với một dàn ngôi sao Hollywood- Matthew McConaughey, Anne Hathaway, Jessica Chastain, Bill Irwin- thì mô phỏng hố đen và lỗ sâu cũng đóng một vai trung tâm trong Interstellar.

Đứng đằng sau tính chính xác khoa học của Interstellar chính là nhà vật lý thiên văn nổi tiếng của Viện Công nghệ California (Caltech) - Kip Thorne. Là một chuyên gia về thuyết tương đối và lực hấp dẫn của Einstein, Thorne đã dùng những tính toán, nghiên cứu, cũng như sự say sưa dễ lan truyền của mình để dẫn dắt quá trình tạo nên kỹ xảo điện ảnh hố đen và lỗ sâu kỳ vĩ này.

Thorne không chỉ là một nhà vật lý lý thuyết tên tuổi trong giới của mình, ông còn được biết đến bởi niềm mê say giải thích những ý tưởng phức tạp của thuyết tương đối cho công chúng - những người hoàn toàn “ngoại đạo”. Từ lâu, ông và nhà sản xuất phim Lynda Obst đã có ý tưởng làm một bộ phim xoay quanh sự huyền bí của hố đen và lỗ sâu.

Sau khi Steven Spielberg rút khỏi dự án Interstellar, Christopher Nolan, đạo diễn nổi tiếng với những bộ phim thử thách trí óc người xem như Memento và Inception, đã nhận ngay vai trò đạo diễn cho bộ phim mà em trai mình - Jonathan “Jonah” Nolan viết kịch bản.

Với Kip Thorne là nhà cố vấn khoa học và điều hành sản xuất và Christopher Nolan là đạo diễn, bộ phim có được sự kết hợp hoàn hảo: Thorne đảm bảo tính xác thực, còn Nolan đảm bảo tính nghệ thuật. Vũ trụ hiện ra trong bộ phim như một tác phẩm nghệ thuật của khoa học.

Thorne và anh em nhà Nolan đã cùng nhau đào sâu nghiên cứu những ý tưởng vật lý như không-thời gian bị uốn cong, những hố trong kết cấu của vũ trụ, trọng lực bẻ cong ánh sáng như thế nào v.v. Thorne nói rằng, tuy bộ phim là một câu chuyện của anh em nhà Nolan, nhưng nó cũng là một bộ phim mà nền tảng khoa học được lồng ghép vào kết cấu câu chuyện ngay từ khi mới hình thành, bởi vậy cũng là một công trình khoa học.

Lỗ sâu

Nút thắt của hành trình đi tìm một hành tinh mới cho loài người trong Interstellar nằm ở một thực tế là các thiên hà nằm quá rải rác trong vũ trụ, và các vì sao khác ở quá xa chúng ta. Để đến được ngôi sao gần nhất cũng sẽ mất hàng thập kỷ du hành với tốc độ mà đến bây giờ con người vẫn đạt đến.

Khó khăn này chỉ có thể được giải quyết bởi khái niệm lỗ sâu - khái niệm được giải thích một cách rất dễ hiểu qua một đoạn hội thoại trong phim chỉ với một tờ giấy gập đôi và một chiếc bút chì. Lỗ sâu là lối đi tắt qua một khoảng không gian cong, giống như một con sâu đục lỗ để đi từ đầu này đến đầu kia thay vì phải đi vòng trên bề mặt một quả táo.

Nhưng lỗ sâu kết nối hai điểm rất xa nhau trong vũ trụ thông qua những chiều vượt ngoài bốn chiều của thực tế (không gian ba chiều và thời gian) mà chúng ta có thể nhận thức. Vậy thử thách đặt ra cho các nhà làm phim là làm sao để thể hiện khái niệm này trên màn ảnh.

Để tạo ra được một mô phỏng mang tính thực tế cao cho khái niệm phức tạp này, Nolan đã phải trông cậy vào đội ngũ kỹ xảo của Paul Franklin. Franklin, một nhà kỹ xảo dày dặn kinh nghiệm, hiểu rằng máy tính có thể tạo ra mọi thứ, nhưng đó cũng chính là cái bẫy phá vỡ các qui luật của thực tế mà các nhà làm phim dễ sa phải. Bởi vậy mà ông đã nhờ Thorne tính toán những phương trình để chi phối phần mềm hiệu ứng của họ giống như cách mà các nguyên lý vật lý chi phối thế giới thực.

Thorne gửi cho Franklin những giải thích về lỗ sâu dài hàng trang, chứa đầy các phương trình và trích dẫn nghiên cứu, gần như một bài báo khoa học vậy. Đội ngũ của Franklin từ đó viết một phần mềm dựa vào những phương trình của Thorne, và phần mềm đó đã tạo ra một mô hình lỗ sâu đẹp kinh ngạc. Nó trông như một quả cầu pha lê phản chiếu hình ảnh vũ trụ, một lỗ cầu trong không-thời gian. Franklin nói: “Khoa học giả tưởng luôn muốn tô điểm thêm mọi thứ, như thể vũ trụ tự nhiên của chúng ta không đủ đẹp vậy.” Nhưng những gì đội ngũ kỹ xảo thu được từ phần mềm tự tạo của họ thực sự tuyệt đẹp mà hoàn toàn không thêm thắt những yếu tố phi thực tế.

Hố đen gần với thực tế nhất

Thành công với lỗ sâu đã thôi thúc đội ngũ kỹ xảo thử dùng phương pháp tương tự để tạo ra hố đen.

Không ai biết chính xác một hố đen sẽ trông như thế nào. Đoàn làm phim đã rất quyết tâm thể hiện ý tưởng hố đen có hình cầu, nhưng họ cũng biết rằng nếu sử dụng kỹ xảo thông thường như các nhà làm phim trước đây thì sẽ chỉ cho ra hình ảnh hố đen trông như một cái đĩa. Những gì chúng ta có thể thực sự nhìn thấy ở hố đen là những ánh sáng từ các ngôi sao mà nó hút vào quanh rìa.

Đội ngũ kỹ xảo đã tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm phần mềm được xây dựng từ những tính toán của Thorne và cho ra một kết quả hình ảnh mà ngay chính Thorne cũng không ngờ tới. Một hố đen khổng lồ thăm thẳm quay tròn với tốc độ tương đương 99.8% vận tốc ánh sáng, kéo theo nó những mẩu vũ trụ vào bên trong. Accretion disc - tạm dịch là “đĩa bồi đắp” - của hố đen chứa các loại khí, bụi, và các vật chất bị hố đen kéo theo và có nhiệt độ tương tự bề mặt Mặt trời của chúng ta. Ánh sáng từ đĩa bồi đắp này tạo ra một vầng sáng quay quanh xoáy cầu hố đen trông như uốn quanh trên đầu, dưới đáy và đằng trước cùng một lúc. Đoàn làm phim tin rằng, với xuất phát điểm là những phương trình từ lý thuyết của Einstein, diện mạo hố đen này sẽ là mô phỏng phức tạp và chính xác nhất từ trước đến nay.

Thorne nhận ra rằng, không chỉ khán giả thu được những khái niệm khoa học thực tế và chính xác từ bộ phim, mà ngay bản thân ông cũng thu được những khám phá khoa học từ quá trình làm phim - đây là điều mà Thorne không thể ngờ tới. Ông dự định sẽ công bố ít nhất hai bài báo về những khám phá từ dữ liệu về hiệu ứng hình ảnh của bộ phim.

Như vậy sự cộng tác giữa khoa học và nghệ thuật đã thành công ngoài sức tưởng tượng trong Interstellar: Nolan có được những hình ảnh tuyệt đẹp làm rung động khán giả, còn Thorne không chỉ phổ biến được rộng rãi hơn những kiến thức khoa học phức tạp cho công chúng mà còn khám phá được những hiểu biết mới về vũ trụ.

Nguồn: Khánh Minh - Tia Sáng

--------------------
Nguồn tham khảo:

http://www.wired.com/2014/10/astrophysics-interstellar-black-hole/

http://www.npr.org/blogs/13.7/2014/11/13/363444786/the-science-of-interstellar

http://www.space.com/27692-science-of-interstellar-infographic.html