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那福忠,知名電子出版專家、網路作家。
   
  好萊塢物理學
  那福忠 September 30, 2007
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   每年夏天,是好萊塢的旺季,許多大製作都趁暑假上映,其中不少以科學為背景的影片,片子裡的科學家侃侃而談,告訴觀眾科學的知識,片子裡主角也常做驚人的動作,叫人嘆為觀止。這些又似教育、又似戲劇的影片,真的合乎基本科學的範疇嗎?有的教授站出來說話了,說影片裡的科學錯誤百出,雖然說是戲劇、是假的,但很多學生卻信以為真,這些影片只會讓學生越看越笨。當然,教授在課堂上表演,怎敵得過好萊塢?

   「世界末日」(Armageddon),是 1998 年好萊塢大導演 Michael Bay 的得意之作,有一顆大行星飛向地球,因預算被砍,太空總署 NASA 探測到的時候為時已晚,行星有美國德州那麼大,撞上地球,地球只有完全毀滅,唯一的辦法就是把行星炸成兩半,各從地球兩邊擦過,才不會撞上地球。於是找到了一夥鑽油井的專家,用太空梭繞到行星的後方,降落在行星上,然後鑿洞,把一顆核子彈頭放下去引爆,試圖行星炸成兩半(如圖、點選放大)。

   這部高科學性的影片,戲劇性雖然十足,在基礎科學上卻錯誤百出。到行星上鑿洞這夥人(Bruce Willis 飾演領隊),要在一個 1100 公里寬行星的地質斷層點,鑿一個 250 公尺深的洞,把核子彈放下去,在行星撞到地球 3 小時 56 分鐘之前,把行星炸成兩半,每一半重 3 x 1025 公斤,以每秒 460 公尺的力量推動,才能擦過地球、不致撞到。結果太空梭降落不太順利,著陸在偏離斷層點 40 公里的硬石頭上,使得鑿洞工作越發艱難,更增加了戲劇化。

   最後任務完成,Bruce Willis 留在行星上引爆核子彈,犧牲小我、救了地球。但科學家們說,行星沒有斷層帶,即使有也不容易找到;另外在那麼大的行星上鑿一個 250 公尺深的洞,距離行星的地心僅有萬分之四的淺距離,不可能把行星炸成兩半。至於核子彈的威力,即使在最佳的環境之下,至少也要 3 x 1025 焦耳的能量,才能拯救地球,目前威力最大的核彈,僅能產生 4.1 x 1017 焦耳的能量,換句話說,Bruce Willis 僅用了一億分之一的必需能量,就救了人類。

   好萊塢華裔導演吳宇森,以動作片出名,在「不可能的任務」第二集裡,有好人(Tom Cruise 飾演)與壞人(Dougray Scott 飾演)騎重量級機車快速相撞的鏡頭,結果兩人都摔出機車,但立刻又毫無損傷的站起來對打。這個場景憑常識也知道不可能,但有人估算兩人機車碰撞時的力道,兩機車以每小時 80 公里的速度,碰撞的時間約 0.015 秒,兩人體重各為 80 與 90 公斤,則碰撞時所產生的力道為 124000 牛頓。這個力道,即使不死、也是嚴重內傷,絕對沒有站起來打架的力氣。

   洛杉磯一輛公共汽車,被人安裝了炸彈,要求鉅額贖金,巴士駕駛與乘客還不知道。裝炸彈的是個行家,車速在每小時 100 公里以下炸彈不會爆炸,一旦超過 100 公里就不能再慢下來,低於 100 公里炸彈就立刻爆炸。巴士接到警方通知為時已晚,已經超過 100 公里的時速,不能慢、更不能停,所以開到一條尚未通車的高速公路上,不久問題來了,這條高速公路還沒有完工,當中有一個 15 公尺的空隙。這時司機已經受傷,由乘客(Sandra Bullock 飾演)代為駕駛,開到空隙之前猛然加速,巴士一躍而過飛過空隙。

   這是 1994 年的電影「捍衛戰警」(Speed) 裡的精彩場景,不過根據計算,巴士以每小時 110 公里時速飛越 15 公尺空隙,著陸的時候要比飛越的時候低 1 公尺。如果假設最佳型況,飛越的路面有 2 度上坡,也不計空氣的阻力,巴士在空中可維持同樣高度 0.22 秒,然後開始下降。巴士在 0.22 秒之內飛越的距離,約 6.8 公尺,還不及空隙的一半,所以巴士必從高速公路墜下到平地無疑。(如圖、點選放大)

   幾年前的「明天過後」,大家記憶猶新,因為地球暖化的結果,引發一個極大的風暴,以零下 100°C 的超低溫,從大氣層頂端直下北半球地面(如圖、點選放大),驟然酷寒引發災難。電影裡的一位教授,恐怕忘記了高空的氣壓僅有地面的十分之一,高度下降氣壓就隨著升高,空氣的體積也隨著減少,變換之間所釋放出的能量,就轉換成熱能,所以距地面越近、溫度就越高,以大氣層最上端零下 100°C 計算,到了地表面就升高到 57°C 的高溫,也許有人熱死,不會有人凍死。即使假設最理想的環境,到了地面至少也有 0°C 左右,所以明天會更好。

   從「星際大戰」起頭,太空影片、影集就大為盛行,各式各樣的太空船,發出隆隆震耳的引擎聲,在太空飛翔。太空船外突然發生事故,艙內的人聽到一聲巨響,然後趕快檢查。這類的畫面隨時出現,大家習以為常,沒人覺得有什麼不對。是嗎?大家都忘了一件事,聲音要靠界質傳播,空氣與水都是傳遞聲音的界質,在沒有空氣的太空,聲音傳不出去,太空艙裡的人聽不到艙外的聲音。不過話又說回來,為了合乎科學實情,一部太空電影有一半時間「消音」,恐怕也沒人要看了。

   當然,並非所有的科學電影都有錯,1968 年太空作家 Arther C. Clarke 爵士與導演 Stanley Kubrick 合製的 2001 太空漫步,就盡量維持了科學的正確。電影裡有一個輪盤形狀的太空站(如圖、點選放大),每分鐘自轉一次,來產生內部的重力,讓裡面的人座立行走不會飄浮、與地球無異。靠轉動來模擬重力,太空站的中心轉速必需與地球的重力相等,即每秒平方 9.8 公尺,另外太空站輪盤直徑要夠大,才能縮小不同位置的速度差異,每分鐘自轉一次,太空站至少要有 980 公尺大的直徑。這一點在電影裡確實做到了。

   美國高中物理老師 Adam Weiner,寫了一本書叫「別在家裡試、好萊塢電影的物理學」(Don't Try This at Home! The Physics of Hollywood Movies), 告訴學生電影裡許多科學場景與解說,是如何違反基本科學定律,同時例舉令人難忘的戲劇鏡頭,一一點破揭發錯誤。好萊塢並不缺乏人才,科幻劇本裡的細節,莫不由科技人才指導,其中不乏名校教授轉業的,只是把物理學用在娛樂上,恐怕是很難及格的。

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