与物理学家一起看电影 (节选)-第12部分
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
嬉庠硕那榭鍪遣豢赡艹鱿值摹Ｊ导噬先绻镏示哂姓庵中灾实幕熬筒挥玫Ｐ哪芰康目萁吡耍藕兜氖钦庵质率蔷圆淮嬖诘摹！�
然而和影片《橡胶飞车》不同，类似的科学理论或科学技术有时也出现在电影中。基努·李维斯主演的影片《连锁反应（Chain Reaction）》就是如此。这部电影虽然没有引起人们的关注但是对主攻物理学的人提供了相当有意思的看点。
制作拍摄电影《亡命天涯（The Fugitive）》和《暴走潜龙（Under siege）》的导演安德鲁·戴维斯选择了他的故乡伊利诺伊州内的芝加哥大学物理学实验室作为《连锁反应》的背景。（实际上拍摄这部电影的地方是芝加哥附近的著名阿格纳国家实验室）研究生艾迪（基努·李维斯）偶然间在气缸样子的液体管中听到了自己用电子键盘发出的特定频率的声音，由此获知随着液体管内发出火光，接着会发生一系列地连锁反应，释放出惊人的能量。他找到了释放出对环境无害、安全而又巨大的能量的方法。但是这种发现的喜悦是短暂的。知道这件事的共同研究者、政府人员波尔·赛纳恩（摩根·弗里曼饰）打算除掉艾迪和他的指导教授莉莉·辛格莱尔（瑞查·威兹饰）
事实上美国政府很早以前就开始秘密进行这个项目的研究了。但是这项技术以纯粹的研究成果向全世界公布的话，期间不仅使美国投资研究的成果变得毫无意义，而且难以投入商用。影片描绘了基努·李维斯和政府的阴谋之间的精彩决斗。
如影片所述，现实中存在释放声波后发光的现象。这种把声波能转化成光能的现象叫做〃声致发光（Sonoluminescence）〃。翻译成我们的话就是〃声音发光〃。气缸型液体管内发出声音的话，声波能将会形成出非常小的气团。声波使小气团剧烈地震动，气团就会反复忽小忽大，约有50微米大小。这时液体内几乎没有空气分子，所以气团几乎处于真空状态。相反，液体相对就像具有了很高的压力。这样的压力不均衡再次把气团粉碎成1微米大小的气珠。在粉碎的瞬间气团中瞬间就发出光来。
科学家们测定的结果是这样发出的光的频率在比可视光或红外线更高的紫外线范围内。甚至有时还发出X光，但是这时X光大部分都被液体吸收了所以很难探测到。放出紫外线时气团附近的液体温度升高到2万5千度，更高的话能达到10万度。
这比太阳表面的温度还高7000度。测定结果显示：光大约以50兆分之1秒的速度在极短时间内发出。
1989年美国物理学家Felipe Gaitan和Lawrence Crum成功地利用一个气团看到了声波发光现象。他们把一段导线放置在盛水的长颈瓶中，通电使之生热。随着导线周围水的温度升高，瓶内就产生了充满蒸汽的小气团。这时通入声波，气团开始爆破，迅速粉碎。瞬间导线周围的温度就超过了7万2000度。
那么它是如何实现的呢？1934年两名德国科学家首先发现了这个现象，但是对于它的原理科学家们至今还存在不同意见。其中最有说服力的理论是用〃冲击波（Shock Wave）〃的理论解释声波发光。这个理论是Andrea Prosperetti博士提出的，1997年4月被刊登在美国声波学会刊上，首次为世人所知。如果气团突然粉碎成0。5微米大小，温度约升高至1万度的事实是众所周知的。但是这对于放射紫外线来说温度还远远不够。如果气团以比声波更快的速度（超声波Supersonic Speed）粉碎的话就能制造出冲击波。Prosperetti博士作了个计算：如果这能量聚积在 200亿分之1米大小的空间内就能产生100万度以上的高温。
那么声波发光现象果真能释放出惊人的能量吗？如果根据影片中的情况推测，声波发光将会引起氢转变成氦的连锁核聚变反应，释放出大量的能量，也能看到从水中分离出氢，然后诱发的氢爆连锁反应。
从理论上看，这样的现象是可能发生的。根据声波发光，气团内的温度急速上升，气团要受到收缩至相当大小的所需要的压力。如果达到了这么高的温度和粉碎压力就能引发轻微的核聚变反应。举例来说，气团内的原子瞬间加热至高温状态，在高压下互相融合，释放出核聚变能量。
根据数名科学家用劳伦斯里夫莫国家实验室的超级计算机模拟的结果，得出结论：利用声波发光能把温度升高至10万度，能制造出大气压的数百万倍的压力。太阳发光是内部氢转变成氦的过程中释放出能量的缘故，即核聚变能量，所以如果能产生出比太阳内部更高的温度，即一万度以上的温度就能发生核聚变反应。这为其提供了证据。
但是根据实际的实验显示：生成声波发光所需能量非常小。为了产生和模拟结果同样水准的核聚变反应声波发光必须产生现在的10倍到接近100倍的能量。影片的场面中主人公能用一杯水制造出芝加哥市内一周所需的能量。但是罗兰斯·利伯莫国家研究所的威廉姆·莫斯在美国的科学杂志《科学新闻》上如是说。〃即使全球到处都有声波发光装置，也许必须满足把一杯水加热到几度。
影片中出现了主人公艾迪做着摩托车挡住冲击波的场面。依靠如此弱的反应就能获得影片中所描述得那么强的能量是不可能的。如果利用氢的同位素重氢也许可能，但结果仍是个未知数。
十分科学式的这部电影中也隐藏着科学上的错误。研究生艾迪结束研究后休息时，敲打电子键盘偶然发现了声波发光现象。通入特定频率时突然发生了声波发光的连锁反应。但是实际上即使电子键盘发出声波也看不到声波发光现象。为了产生声波发光现象必须准确地向液体管内的气团发送声波。所以不可能通过电子键盘从最底部发送声波。更有意思的是诱发声波发光的声波在我们人耳听不到的频率范围内。所以利用电子键盘发送声波的影片设定虽然很浪漫，但是不符合科学。
即使这样这部影片也没有失去价值。虽然设定中多少有了一些飞跃，完成度也很不够，但是从把科学理论作为影片主要动机这一点上看，作为一个科学家我想给它打高分。如果要把影片拍摄成一部内容是争夺科学家研究出能释放出惊人能量的装置的动作片，那就没必要引入这样的科学设定了。也许是剧本编写者为了使影片更具事实性和感动成份而故意令很多物理学家厌烦。而且导演为了制作符合事实的场面，麻烦了很多研究所和实验室。这种努力比影片更能令人感动。
17。泰坦尼克 悲剧性的沉没造就的科学、声波雷达
1998年即使被称为〃泰坦尼克之年〃也不为过，这一年泰坦尼克风席卷全球。与豪华客轮〃泰坦尼克号〃实际沉没的1912年相比，1998年不是更轰动吗？《泰坦尼克Titanic》创下了全世界12亿美元（1兆4；400亿元）的惊人票房纪录，仅在美国国内就创造了6亿美元，是100年电影史上把观众吸引晋剧院最多的一部影片。在奥斯卡颁奖典礼上也获得了包括最佳影片、最佳导演在内的11项大奖，在最佳影片奖上和《宾汉Ben Hur》平起平坐。即使是英国的豪华客轮〃泰坦尼克号〃和1503名乘客一起沉没在大西洋中心，影片《泰坦尼克》却是进行〃无风航海〃的一年。
1912年4月15日〃泰坦尼克号〃是一艘从英国的南安普敦开往美国纽约的首航沉没的英国豪华客轮。长度约有260米，船重足有4万6000吨，长度相当于22辆公共汽车，4架波音747客机。
〃泰坦尼克号〃是装饰华丽的最高级客船，搭乘着许多的富豪和贵族，它的沉没为世人留下了众多的猜测和神秘。以此为素材制作的电影已达到了30 部之多，还出版了100余本小说。詹姆斯·卡麦隆拍摄的《泰坦尼克》与其他泰坦尼克号电影的区别在于它不仅按照事实历时3小时再现了和冰山相撞沉没的〃泰坦尼克号悲剧〃而且通过主人公莱昂纳多·狄卡普里奥和凯特·温丝蕾的浪漫爱情故事戏剧性地表现了客船沉没的悲剧和当时英国社会的阶级构造和上流层的伪善。
影片《泰坦尼克》中给人印象最深的场面是载人潜艇和无人探测机器人潜入海底深处，发掘沉没的泰坦尼克号残骸场面。当时泰坦尼克号上搭载着许多贵族和富豪。所以大家都知道如果发掘出沉没的泰坦尼克号，就拥有了船上数不清的宝物。影片就是以抱着这种目的，为了发掘泰坦尼克号残骸的美国发掘队乘坐载人潜艇进入海洋深处的场面为开始的。
事实上1985年美国的罗伯特·巴拉德博士曾经乘坐爱尔文号潜艇，携带着叫做〃Argo〃探测机器人首次进入到3800米的海底深处发掘泰坦尼克号残骸。当然他不是为了去寻找宝物，而在于发掘工作本身的意义，但是在美国国内却不断传出关于泰坦尼克号船内价值连城的装饰品和乘客们携带的宝物的谣言。
影片的开始部分中隐约能体会出巴拉德博士感受到的〃作为第一个探测者的感动〃。它刺激了藏在我内心某处的原始的〃探险和发现的欲望〃。另外地球上某处还存在着我们必须探查的地方则让我感到一种安心。即把以前的荣誉在以后享受，现在已经成为一对毫无用处的废铁的超豪华客船泰坦尼克号和在它周围小心翼翼地探测的小而坚固的最先进潜艇的对比除了〃讽刺意义〃还有些什么。
出现在这部影片首场面的两艘潜艇是在俄罗斯制造的米勒号，它和爱尔文号
属于世界上最著名的潜艇。爱尔文号自1974年研究制造以来，20年间圆满地完成了打捞坠落的飞机或沉船残骸等任务。它曾经甚至打捞出了美国空军飞机掉在大海中的氢弹，而且1985年9月1日世界首次发掘了泰坦尼克号残骸。
让人联想起皮特尔兹的歌〃黄色的潜艇〃的黄色潜艇诺提号现在是一艘最受瞩目的法国潜艇。为了打捞出泰坦尼克号船体的一部分，诺提按照RMS泰坦尼克公司的计划1996年8月也曾潜入到3800米的深海。但是不幸的是，打捞途中漂浮袋的铁链断了，这个计划最后也不得不以失败告终。
米勒号潜艇能潜入海底6000米的深处，航速约是每小时5千米。作为一艘潜艇这种速度已经相当快了。另一方面，载人潜艇的研究开发需要高度的技术。潜入4000米的深处要受到重达3吨的水压，所以既要克服水压，保持船体平衡，使机器能正常启动，还要维持船员生活的条件，这都是非常困难的事。利用重力和浮力自由的运动，不失去平衡可以成为载人潜艇开发的核心技术。
影片中出现了叫做〃Dunkin〃的无人探测机器人。无人探测机器人在海地能代替不能出潜艇的人拍照或利用机器人的机械手收集所需的东西。事实上打捞泰坦尼克号船体时也使用了机器人。
泰坦尼克号的沉没在当时给人们带来了巨大的冲击。所以为了使这类悲剧不再发生采取了各种措施，而且也开始了新的研究。最先采取的对策是签订了国际海上安全协定，规定所有船舶必须配备能搭乘所有乘客的救生艇，开展使用方法教育，而且保持24小时无线观察。
1912年事故发生当时泰坦尼克号上配置的救生艇只有20艘，只是能搭乘
