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雨果是一名演员，然后才是一名编剧。这一点在“日出之前”、“尽善尽美”两个剧本里都可以感受得出来，他对角色地描绘和雕刻确实令人称道。“日出之前”为查理兹赢得了首次奥斯卡提名，而“尽善尽美”更进一步，让杰克-尼科尔森和海伦-亨特双双问鼎奥斯卡小金人。
这一次的“美丽心灵”也不例外。
身为主角的约翰-纳什，雨果几乎倾注了所有心血，不仅仅是约翰的生平，同时雨果还查阅了大量心理学资料，并且同几位不同心理医生都交谈过，力图将约翰的形象完全立体地塑造起来。整个剧本最核心的内容就是约翰的精神分裂症，这对于表演过程来说难度之大着实难以想象。
在创作剧本的过程中，其实雨果就一步步地进入了约翰的精神世界，这也是剧本创作始终无法加速起来的原因，雨果先后花费了超过六十天的时间才完成了剧本的撰写。其实现在虽然还没有正式投入拍摄，但雨果已经开始缓慢地寻找表演节奏了。只是现在雨果对演技的控制力十分出色，所以这才没有彻底失控。
除了约翰之外，雨果花费了大量的精力在一种配角的研究之上，并且用了大量笔墨在配角的描写之上。由于内容实在太多，后来雨果不得不用了十几天的时间来删减内容，并且对剧本内容进行微调。
艾丽西亚-纳什这个角色，其实雨果进行了再创作——更为准确一点说，雨果对于整个故事都进行了再创作。因为真实呈现约翰-纳什的人生，着实太过困难，而且时代背景太过宏大，所以，雨果根据自己设定的主体，采用了约翰的人生结构——从天才到精神分裂再到诺贝尔奖——以此构建出一个半虚构的故事。所以，雨果对艾丽西亚进行了重新撰写。
“美丽心灵”里的艾丽西亚其实是比较复杂，却也比较真实的。她的心态转变、心理挣扎、情绪起伏都是最为真实的，几乎可以说是现实生活里每一个正常人都可能出现的情况。但唯一不同的是，艾丽西亚选择了留下，也许是爱情的力量，也许是责任的重担，也许是友情的羁绊……雨果在剧本里没有刻意点明，而是留给观众从自己的角度去解读。不过，可以肯定的是，艾丽西亚的坚守，成为了约翰病情好转的关键，就犹如黑暗之中的一道曙光。
艾丽西亚这个角色也许比不上艾琳-艾诺斯那么错杂，但表演难度却绝不逊色。因为这个角色需要查理兹展现的是她不愿意展现给他人看的柔软和脆弱，那种细腻而敏感的挣扎，犹如温和的朝阳，薄弱却坚韧，一点一点撕裂黑暗的阴霾，让阳光重新笼罩大地。
其实这个角色和查理兹在“魔鬼代言人”里所展现的脆弱是有些相似的，但却又截然不同。这对于查理兹的控制力提出了超高的要求。
虽然目前查理兹也已经是两座表演小金人在手，但表演的道路依旧十分漫长。“美丽心灵”绝对可以说是一个全新的挑战。雨果希望查理兹出演艾丽西亚，绝对不只是人情依托那么简单——因为雨果知道查理兹能够胜任这个角色，而且能够诠释出截然不同的风采，他也期待着和查理兹的又一次对戏。
“美丽心灵”里的其他角色也是如此，雨果绝对不是为了人情而撰写的。
比如说威廉-帕彻，雨果是希望由莱昂纳多来饰演。但事实上，在撰写这个角色的最开始，雨果构思的对象是艾德-哈里斯——刚刚在“楚门的世界”里饰演了克里斯托弗的演员。可是伴随着剧本的完善和修改，雨果却觉得莱昂纳多更加适合这个角色。
威廉-帕彻是约翰-纳什精神分裂症过程中，虚构出来的一个人物。在约翰的意识之中，威廉是一名联邦特工，他找上门，是希望约翰能够帮忙破解敌人的密码，维护国家安全，这使得他成为了隐藏在历史背后的幕后英雄。
这个人物的出现，绝对不是雨果莫名其妙的设定。雨果在研究了约翰的生平之后，就发现，约翰虽然从小到大都是天才，但他一直都是怪胎，始终被人们嘲笑，他也一直不屑于那些所谓的社会交际，彷佛他的世界里就只有数学。可是在潜意识深处——就连他自己都没有意识到的潜意识深处，他还是希望得到社会的认可。
也许不是那些“没有知识没有文化没有见识”的普通人，而是那些真正能够赏识他的能力、他的智慧、他的才华的人，他希望自己不仅仅只是一个研究数学的书呆子，他希望能够得到社会精英层的认可，他希望能够真正的创造出一番事业。
其实就是存在感，每一个人都需要存在感，即使是再渺小的人，也会需要自己的存在感。也许是一家之主的存在感，也许是成绩优秀的存在感，也许是挚爱之人眼中全世界的存在感……又或者是像约翰这样，在某个领域里得到认可的存在感。
所以，雨果设定了威廉-帕彻这个角色。约翰在精神分裂症之中，虚拟出了威廉，虽然他是在威廉的强迫之下“为国家卖命”，但其实他自己是乐在其中，即使再危险，他也竭尽全力在“服从命令”，因为在潜意识深处，他渴望通过这种方式证明自己的价值——这也与现实生活中约翰-纳什对于政治的寓言交相辉映，以暗喻的方式将现实的线索埋进了故事线里。即使后来人们告诉他，这是虚构出来的人物，他也拒绝相信。
于是帕彻就具有十分鲜明的特征，神秘、权威、强势、理性、睿智、聪颖、狡黠，甚至可以洞察一切阴谋诡计。这就是约翰内心深处对“权威人士”的定义。
雨果原本希望由艾德-哈里斯来饰演这个角色，就是因为艾德的形象正面、高大、严肃，同时还带着一丝狠绝。可是后来却发现，艾德其实太过强势，特别是他的演技风格完全大开大合，他可以展现出帕彻权威的一面，但却不足以勾勒出帕彻和纳什内心的纠葛。严格来说，其实帕彻就是纳什内心的一个投影，也就是纳什的一部分，而想要表现出这种联系，艾德就不是最佳选择了。
后来雨果就考虑到了莱昂纳多身上，一开始雨果是十分犹豫的。一来莱昂纳多太过年轻，与角色相去甚远；二来莱昂纳多表演细腻有余，却厚度不足，在角色缺乏拐杖的情况下，他只能依靠自己的表演天赋去诠释，所以表演节奏时好时坏，难以保持在一个稳定的平均水平。
因为威廉-帕彻这个角色，雨果反反复复重新构思了几次稿子，但却始终没有一个清晰的头绪。因为雨果在撰写“美丽心灵”剧本时，就对约翰-纳什的幻想角色进行了统筹设定，一个是威廉-帕彻，代表约翰的梦想，同时还是同事，是忠诚；一个是查尔斯，约翰的室友，代表约翰的友谊，同时还是朋友，是信任；一个是玛西，查尔斯的侄女，代表约翰的亲情，同时还是同病相怜的心灵维系，是同情是柔软是爱护。
最后则是现实生活中的艾丽西亚，代表约翰的爱情，她不仅是约翰的知音，同时也是约翰的信任、忠诚和柔软。
所以，每一个角色的设定和个性都是截然不同的，这也是雨果需要对约翰-纳什的故事进行再创作的原因——虚拟幻觉的部分，约翰始终拒绝和雨果直接交谈。
后来在查尔斯、玛西等角色都已经完善之后，雨果却豁然开朗，他意识到，其实莱昂纳多的劣势，恰恰也是他的优势。莱昂纳多的年轻与角色格格不入，但这也与“威廉-帕彻”完全是虚拟的事实交相辉映，特别是约翰年少成名——他年仅二十一岁就创作出了博弈论，所以在他潜意识里，同样身为权威人物的威廉-帕彻不应该是中年人，反而是与他年龄相近却已经功成名就的顶尖存在，这让约翰更加渴望能够成为威廉那样的人。
另外，莱昂纳多在表演过程中一直依赖拐杖，不过正是在雨果的劝说之下，这才接拍了“泰坦尼克号”。不过，“泰坦尼克号”给莱昂纳多留下的表演空间还是有限，而且詹姆斯-卡梅隆也不是一个会捕捉演员表演的导演。
现在，“美丽心灵”的威廉-帕彻反而能够给他一个完美的平台。曾经雨果还在担心“泰坦尼克号”之后，莱昂纳多的演技探索道路会重蹈覆辙，而现在“美丽心灵”就是一个全新的机会，重新让莱昂纳多回到正轨的机会。唯一的问题就是：雨果愿意相信莱昂纳多的才华吗？
答案是肯定的。
从查理兹到莱昂纳多，虽然都是雨果的亲密伙伴，但这绝对不是感情用事，而是经过深思熟虑之后的结果。雨果作为制片人，他比任何人都更加希望“美丽心灵”能够成功，所以他也比任何人都对细节更加重视。
至于查尔斯和玛西，雨果心中也有腹稿，查尔斯这个角色经过简单试镜之后，希斯-莱杰成功地说服了雨果；而玛西则由年仅六岁的达科塔-范宁（Dakota。Fanning）出演。当整个演员阵容确定之后，雨果这才发现，他组建了一支梦之队。