科幻电影中的科学

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卢米埃尔兄弟---“现代电影之父”
卢米埃尔的活动电影机
《工厂大门》 ---电影诞生
科幻电影简介
何为科幻电影?
科幻电影(science-fiction movie, sci-fi movie) :包含科学与幻想因素 这些因素是基于科学(包括现有科学和假设科学)而假想出来的 科幻片与奇幻片、魔幻片不同: 幻想出来的因素必定有一个科学理性的支持。
1889-1895年,美国发明大王爱 迪生和他最有才华的员工威 廉 · 尼 迪 · 克 森 ( William 肯 迪 Kennedy Laurie Dickson )发明 了活动电影放映机。他将摄制 的胶片影像在纽约公映,轰动 了美国。但他的电影视镜每次 仅能供一人观赏,一次放几十 英尺的胶片他的电影视镜传到 我国后被称之为“西洋镜”。
• Diameter of Human hair
• Red Blood Cell


Light Years
km
m
0.01 mm
5 m
0.06 m (60 nm)
0.276 nm (2.76 A)
(dia.)
Virus (dia.)
Water Molecule (dia.)
1 m = 103 mm = 106 m =109 nm =1010 Ǻ
科学怪人剧照
《弗兰肯斯坦》(1910 、1915 、1931、2004、2012) 《弗兰肯斯坦的新娘》(1935) 《弗兰肯斯坦之子》(1939) 《弗兰肯斯坦的幽魂》(1942) 《弗兰肯斯坦之家》(1945) 《弗兰肯斯坦的咒语》(1957) 《邪恶的弗兰肯斯坦》(1964) 《弗兰肯斯坦创造了妇女》(1966) 《弗兰肯斯坦的恐怖》(1970) 《弗兰肯斯坦和来自地狱的怪物》(1973) 《玛丽· 雪莱的弗兰肯斯坦》 (1994)
诡盘 Phenakistiscope
走马盘 Zoetrope
活动视镜 Praxinoscope
活动视镜( Praxinoscope):
1876年,雷诺决定为一个孩子制作一个光学玩具:活动视镜(praxinoscope),该 设计用12面镜子拼成圆鼓形,彩色的图片条装在其中,当玩具旋转的时候,反射出 每一幅图片,图片条展现了清晰、明亮、不失真的动画效果,并且没有抖动。他在 1878年巴黎世界博览会展出,引起轰动。
(THE FIRST MEN IN THE MOON,1919) 《月亮上的女人》(THE GIRL IN THE MOON,1929) 1969年7月20日,人类实现首次登月。
纳米材料
The Small World
基本概念:纳米
• Universe
• Earth
• Height of a Building
海底两万里(1916、1954、2012) 八十天环游地球 (1956、1989、2004) 神秘岛(1961、2005、2012) 地心游记(1959、1999、2008) 格兰特船长的儿女(1996、2005) 气球上的五星期(1962、2001) 从地球到月球(1998)
科幻电影的发展:
科幻电影起源于欧洲,发达在美国(1902~1930) 早期的科幻电影都是科幻小说家儒勒凡尔纳(JULES VEME)和H.G.威尔 斯(H.G WELLS) 的综合,主题都集中在太空旅行和登月上 。
一. 表面与界面效应 纳米材料的重要特征是纳米颗粒具有较多的表面原子。 粒径越小,表面原子数越多,比表面积越大 表面能、表面结合能增大,原子扩散提高 化学和物理活性增强 用高倍率电子显微镜对金纳米颗粒进 行实时观察,发现这些颗粒没有固定 的形态,随着时间的变化会自动形成 各种形状(如立方八面体,十面体, 二十面体多晶等),它既不同于一般 固体,又不同于液体。在电子显微镜 的电子束照射下,表面原子仿佛进入 了“沸腾”状态,尺寸大于10 nm 后 才看不到这种颗粒结构的不稳定性。
1828年法国人保罗· 罗盖特他发明 了留影盘,它是一个被绳子在两 面穿过的圆盘。盘的一个面画了 一只鸟,另一面画了一个空笼子。 当圆盘旋转时,鸟在笼子里出现 了。这证明了当眼睛看到一系列 图像时,它一次保留一个图像。
诡盘( Phenakistoscope ):
1833年 比利时物理学家约瑟夫· 普拉多( Joseph Plateau ) 发明了“转盘画面影像镜”,也叫“诡盘” ( Phenakistoscope )
隐身材料
战斗机F117A型机身表面包覆了红外与 微波隐身材料,它具有优异的宽频带微 波吸收能力,可以逃避雷达的监视。 原因:一方面由于纳米微粒尺寸远小于 红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料 对这种波的透过率比常规材料要强得多, 这就大大减少波的反射率,使得红外探 测器和雷达接收到的反射信号变得很微 弱,从而达到隐身的作用;
纳米材料:
纳米材料(nano material),即纳米级结构材料,在三维空间中至少有一维处于纳米尺 度范围或由它们作为基本单元所构成的材料,其结构单元的尺寸介于1~100 nm之间。
零维:纳米微粒、原子簇团
按维度数 一维:纳米丝、纳米棒、纳米管 二维:超薄膜、多层膜
纳米材料表现出超常规特性,既不同于微观原子、分子,也不同于该物质在整体状态 时所表现的宏观性质。
光学影戏机(Thé tre Optique): â
动物实验镜(Zoopraxiscope) :
1878年,英国摄影师埃德沃德· 迈布里奇(Eadweard J. Muybridge) 发明了“动物实验镜”(Zoopraxiscope),他使用多个相机拍摄运 动物体,将连续图像绘制在一块玻璃圆盘的边缘,随着玻璃的旋转, 将影像投射出去,这样就使这些影象显得像在运动。
视觉残留 Visual staying phenomenon,duration of vision 视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像,感光细胞感光,并且将光信号转换 为神经电流,传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色 素,感光色素的形成是需要一定时间的,这就形成了视觉暂停的机理。
留影盘:

时光倒流七十年Somewhere in Time (1980)
×
土拨鼠日Groundhog Day (1993)
科幻=科技&幻想
电影:以技术为手段,以画面和声音为媒介,在银幕上运动的时间和空间里创造形象, 再现和反映生活的一门艺术 ----------《电影艺术词典》 科幻电影---来自于生活中真实的科学技术和有理有据的幻想
走马盘(Zoetrope):
1834年,英国数学家威廉姆· 霍尔纳 ( William George Horner )创制 “走马盘” (Zoetrope)
活动视镜( Praxinoscope):
查尔斯-埃米尔· 雷诺(Charles-Émile Reynaud) 法国发明家、艺术家,动画之父 1877年,发明了“活动视镜”(Praxinoscope) 1888年,发明光学影戏机(Thé tre Optique) â 1892年,他的第一部动画电影《可怜的比埃洛》 (Pauvre Pierrot)在巴黎蜡像馆放映。
只有火柴盒大小的微型发电机
服下手中小小的胶囊就能从显示器看 到体内的病灶
莲花效应的应用:
涂装产业新契机: 这种表面自清洁的特性不仅存在于莲 花叶面上,在动物皮肤或许多其他植 物叶子中亦都得到验证,而开发仿造 莲叶具自清洁功能的疏水涂料、涂装 技术制程,乃蔚为风潮。 “自清洁”的纳米材料: 把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在 大楼表面或窗玻璃上,大楼不会被空气中 的油污弄脏,玻璃也不会沾上水蒸气而永 远透明。
0 10 20 30 40 50
2 nm 350 86 450
5 nm 4000 40 180
10 nm 30000 20 90
100 nm 3×106 2 9
比 例 60 ( 40 ) 20
0
%
比表面积( specific surface ):单位体积或单位质量颗粒 的总表面积。
纳米材料的基本特性:
纳米科技与我们的日常生活:
我们现在生活在微米时代。在微米时代,我们用计算机,录像机、电视,都是微 米技术的结晶。比如奔腾芯片已经做到了0.17-0.18个微米,相当于几百个纳米。 也就是说,从尺度上来讲,微米技术已经逐渐进入到纳米尺度。所以从某种意义 上讲,从微米科技到纳米科技是科学发展的必然结果。 纳米科技的精髓:是从对原子分子的精确控制出发,构建具有全新分子、全新排 列形式的人造结构。也就是说,纳米技术希望能够操纵一个一个原子、一个一个 分子,并用这种办法来做成一些材料和器件。
铸就 科技 推动 生活
科幻
Cycle
艺术 电影 繁衍
酿造
细枝
Байду номын сангаас
科幻电影的发展:
科幻文学的发展:
玛丽· 雪莱(Mary Shelley )
英国著名小说家,浪漫主义诗人雪莱的第二任妻子。
1818年创作了文学史上第一部科幻小说《弗兰肯斯坦》 (或译《科学怪人》),被誉为科幻小说之母。
科学怪人 Frankenstein (1931)
《迪克森的问候》,美国第一部 向公众放映的电影(1891年)
电影的诞生:
1891年,爱迪生发明了活动电影放映机 1895年,法国的卢米埃尔兄弟,研制成功了“活 动电影机”。同年12月28日,他们正式向社会公 映了他们自己摄制的一批纪实短片:《工厂大门》 《火车到站》、《水浇园丁》、《婴儿的午餐》 等12部影片。
第一部科幻电影:月球旅行记 Le voyage dans la lune (1902) 根据凡尔纳的《从地球到月球》和威尔斯《月球上的第一批人》改编
其他同时期科幻影片: 《太空旅行记》(THE IMPOSSIBLE VOYAGE,1904) 《太空船》(THE SKY SHIP,1917)
《月亮上的第一个男人》
紫外光照射移动水源: 将纳米线覆盖在表面上,成功地仅凭紫外光 照射就能移动水滴。这项技术未来可望应用 在微流元件上,或许将有助于药物输送等。
纳米材料的应用:
材料世界中的大力士—纳米金属块体 金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料, 它会变得十分结实,强度比一般金属 高十几倍,同时又可以像橡胶一样富 于弹性。
科幻电影中的科学
张欣
e-mail:zhangxinchem@163.com
科技之光照进电影工业
动画的原理: EVENTS
1824年彼得罗杰(Peter Roget)发表了一本谈 眼球构造的论文《移动物体的视觉暂留现 象》(Persistence of Vision with Regard to Moving Objects)。书中提出了视觉暂留现 象理论,加速了影视的发展进程。
纳米材料的特性: 体积效应 表面与界面效应 量子尺寸效应 宏观量子隧道效应
纳米材料的特性
1 1 1
23 1 23
33 - 1 96.3% 33
43 - 23 87.5% 43
53 - 33 78.4% 53
表 面 原 子 数 相 对 总 原 子 数
100 80
粒径(nm) 原子总数N 表面原子百分数% 比表面积(m2/g)
科幻电影的发展:
现代科幻小说的奠基人
儒勒· 凡尔纳 ( Jules-Verne) 赫伯特· 乔治· 威尔斯 ( Herbert George Wells )
时间机器The Time Machine (2002)
隐形人 Hollow Man (2000)
世界大战War of the Worlds (2005)
迈布里奇的“运动的马
下楼梯的女人
马雷摄影枪:
1882年法国科学家艾蒂安-朱尔· 马雷(Étienne-Jules Marey)研制了连续摄影枪(chronophotographic gun), 一秒能拍12张连续的照片,所有的图像都记录在同一张 照片上。
马雷摄影抢
马雷拍摄的飞翔的鹈鹕
活动电影放映机( Kinetoscope ):
纳米金属铜的超延展性
另一方面,纳米微粒材料的比表面积比 常规粗粉大3~ 4个数量级,对红外光 和电磁波的吸收率也比常规材料大得多, 这就使得红外探测器及雷达得到的反射 信号强度大大降低,因此很难发现被探 测目标,起到了隐身作用。
APG-77雷达扫描跟踪示意图
纳米激光器:
2001年《Science》报道了美国加利福尼亚大学伯 克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一 的纳米光导线上制造出世界最小的“室温紫外辐 射的纳米激光器”,声称是世界上最小的激光器。 这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质, 提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。由 于光纤激光技术目前广泛应用信息通讯领域,这 一新的技术成果无疑会使纳米激光器的实用性大 为增强。
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