電影中的物理學原理探討

曾芳

【摘 要】作為一門綜合性的藝術形式，在各種各樣的電影中，應用了大量的物理學原理。本文，我們即以做功來改變物體內能，以及動量守恒定律等常見的物理學為例，分析電影中的物理學原理的應用。

【關鍵詞】電影；物理學原理；應用

引言：電影是一門綜合性的藝術形式，在觀賞各種電影的時候，我們經常可以看到各種各樣物理學原理的應用。例如，在《荒島余生》這部電影中，主人公便在流落孤島的時候采用鉆木的方式來取火，即是利用摩擦做功的方式，升高物體的內能的物理學原理。

一、《記憶三部曲》對物體運動規律的體現

從物理學角度來看，物體運動是在力的作用下而產生的，當物體受到各種外力作用的時候，便會出現不同的運動狀態。在電影中，便用到了大量的運動規律，出現大量的運動變化鏡頭，不斷的靈活轉換具體的視角。例如常用的運動攝像就是利用攝像機的位置變化或者鏡頭光軸、焦距的變化來進行拍攝。經過這樣的變化所得到的鏡頭叫做運動畫面。如：綜合使用推拉鏡頭、遙移鏡頭、跟進鏡頭、升降鏡頭來進行拍攝。這樣的拍攝手法靈活多變，拍攝的畫面豐滿多變，能夠多角度地展示場景，使觀眾看到鏡頭連貫，而且切換自然。對于某一個故事情節，運動攝像可以連續地進行追蹤拍攝，突出情節的主題內容。使得電影場景中的人物和構圖更加生動豐滿，給大家帶來了許多視覺效果極好的靈活多變、切換自然的鏡頭，增強了故事的吸引力和角色的表現力。例如，在日本導演大友克洋的作品《記憶三部曲》中的《大炮之街》一節中，出現了很有代表性的長鏡頭動畫。在片頭部分中，鏡頭中的小男孩還躺在床上，然后是男孩穿衣服的場景，之后孩子跑到一個很高的畫像前面。鏡頭跟到畫像處，男孩直立對畫像敬禮，鏡頭向上移動來由近到遠地拍攝畫像，展示出畫像的全貌。接下來是男孩在畫像前面玩耍的場景，他邁正步走到餐桌旁邊，鏡頭跟進來展示餐桌的場景，鏡頭停在餐桌的遠景上。這一段落結束后，出現的是男孩乘坐地鐵上學的場景。大友克洋想在動畫里面展示一種別人無法效仿的縱深感，所以他此時沒有使用鏡頭的切換，而只是變化攝像機的遠近位置，來連接上學的一幕。出門上電梯，鏡頭俯拍電梯內的場景，從上向下移動，到了地鐵候車臺，地鐵離開車站到達目的地，鏡頭遠景展示男孩出站的匆忙景象，跟著男孩的腳步來到停放大炮的廣場，鏡頭從炮聲到炮筒，然后來個90度旋轉，給黑洞洞的炮口一個大大的特寫。整個畫面銜接自然、連貫，真實的展示了父子一天生活的開始。

二、《終結者2》中做功改變物體內能原理的應用

在欣賞阿諾·施瓦辛格主演的電影《終結者2》的時候，我們也會發現，電影中應用到許多物理學原理。例如，在電影中液體金屬機器人殺手追殺主人公的時候，便應用了做功改變物體內能的物理學原理。做功改變物體內能原理，指的是通過對物體做功，其他形式的能量便會轉化成熱能，或者是物體的內能。究其原因，是因為在對物體進行做功的時候，會改變物體內部分子的運動狀態，而物體的內能是大量分子在進行熱運動時動能和分子勢能的總和，因此，物體的內能便發生了改變。于是，在電影中液體金屬機器人殺手追殺主人公這一橋段中，我們便會看到，從槽罐車里泄露出來的大量液氮沖到了液體金屬機器人殺手的身上，并很快將其凍結，分析其中的物理學原理便可以發現出現這種現象的原因。在壓強較高的情況下，在液氮被釋放出來的時候，便會對外界做功，溫度下降，于是凍結了液體金屬機器人殺手。而在我們的現實生活中，也隨處可見利用做功來改變物體內能的情況。例如，在我們利用氣筒給輪胎打氣的時候，便是通過不停的對氣筒內的空氣進行壓縮，對空氣做功，來使氣筒內的空氣溫度上升。于是，氣筒便會出現發熱現象。

三、《月隕天劫》對物理學規律的錯誤應用

在麥克·羅兒執導的電影《月隕天劫》中應用到很多物理學原理，但也存在一些錯誤應用的情況。例如，在電影中，一艘巨輪被吸了起來，集裝箱也一樣被吸得離開了巨輪。但是，船與集裝箱都被吸起來，水卻沒有被吸引起來。其實最終的結果是水與巨輪一起被吸起，就像有人說百慕大三角洲有船莫明其妙地失蹤是因為那里的重力突然變大，把船吸引下去的結果是錯誤的一樣。如果船所在的地方重力加速度變大，則水對船的浮力一樣要變大（由浮力公式可得），船是不會被吸引到海底的。還有矮星撞到月球上的情節，受到質量的影響，如果碎片質量真的是月球的160多倍，電影中不該描述出矮星碎片飛向月球，而是月球飛向這塊碎片。另外，在月球向碎片靠近的過程中，因為月球的個頭足夠大，它在碎片的引力場中占據的空間太大，導致月球靠近碎片一端與遠離碎片一端受到的引力不同，在一定距離上早被碎片的引力撕裂（在天文學上被稱為洛希極限）。這是一個可供電影制作者大寫特寫的宏大天文場景。而這塊矮星物質撞擊月球的結果會是怎么樣的呢？利用物理學原理來分析，那片矮星物質的密度是如此之大，是月球密度百億倍的數量級，它穿過月球這事簡直比子彈在空氣中穿行還輕松！所以這片物質會大搖大擺地不費吹灰之力穿過月球，而不是停留在月球之中。

總結

在欣賞各種各樣題材和類型的電影的時候，我們總能發現大量的物理學原理的身影。而也正是得益于各種物理學原理的支持和應用，我們才能在大屏幕上觀賞到各種或賞心悅目，或驚險刺激，或感人至深的畫面，享受到視覺上的饕餮大餐。我們也相信，隨著物理學的發展與進步，今后，將會有越來越多的物理學原理和技術等被應用到電影的構圖和制作等各個方面，為我們帶來更多更好的電影作品。 （作者單位：福建省建甌市第一中學）