科幻裡的科學-新聞專題-科學網

    今兒專門侃侃《三體》中的生命科學。話說搞科研的一般不怎麼看科幻，小說裡博士、教授們風度翩翩，上班就是去酒吧泡妞，下班就是跟總統們打高爾夫球，冷不丁的像機器貓一樣變個很忽悠的武器玩奧特曼打小怪獸的遊戲，喝高了還能跑異次元去醒醒酒，這都哪跟哪兒？之所以看《三體》，其實是為了防止像勇哥這樣的來忽悠我。拿起書一看，樂了：李淼教授，哦不，汪淼教授，不是搞理論物理研究的嗎？咋改成納米材料了？得，以後拍電影，這汪淼教授的扮演者都已經選好了。淼教授還整出個超級武器「飛刃」，趕緊打電話問搞納米的朋友，說這玩意兒真的假的。答：運河150米，納米線要做到170米，現在已經能做到50米了，再長那也就是技術上的改進，不是問題。繼續問，說有沒有這麼鋒利？回，這個吧，材料嘛，都有缺陷，要是能解決缺陷問題，是可以有很高的強度。所以飛刃從理論上是可行的，技術上前瞻的話，也說得過去。當然這裡面還有個問題是：摩擦生熱，所以飛刃切割「審判號」時產生的熱量很高，如何有效的散熱是個問題。所以現實中飛刃可能是切進去幾十公分，就biaji熱斷了。

    《三體》主要講物理，其他學科涉及的不多。一個是被智子滿世界追殺，還能從容不迫到處泡妞的羅輯教授，心理素質過硬啊，所以後來被選為面壁人。在冬眠之前，羅輯感染了流感，後來被診斷是被「基因飛彈」攻擊了。小說裡面解釋的是，這是一種改造過的病毒，對一般人沒有太大影響，但能識別特定目標，並且在感染之後製造毒素幹掉目標。昨天和勇哥又聊了一次，這個說法在理論上是可能的。病毒改造不是問題，常規的分子生物學操作；識別特定目標也不難，開篇提到的人與人之間基因組差異0.1%，所以每個人有特定的SNP信息，根據這個很容易可以鎖定目標。

    病毒傳播不是問題，網絡科學的結果表明這個世界是六度的，人和人之間聯繫緊密，所以病毒很容易傳播。製造毒素也不是問題，接個編碼芋螺毒素的基因上去，好，一件完美的定向攻擊武器搞定。問題是，上面講的都是理論上可能可行，現實有可操作性嗎？首先，對個人基因隱私的監管會越來越嚴格，無論國外還是國內。個人的SNP數據不是你想拿就能拿到的，得登記，手續很繁瑣，而且還不一定能拿得到。這方面的立法也是早晚的事情。一旦出了問題，追查下來想跑是沒門兒的。其次，病毒改造雖然技術上沒問題，但要求的條件比較苛刻，要P3或者P4的實驗室。這個門檻就高了，要錢、要場地、要非常專業的技術人員，恐怖分子們就洗洗睡吧，這麼高逼格的東西不是恐怖分子玩得起的，你要開建，總有動靜吧？馬上地球人都知道了。要是建地上，直接一個飛彈過去給你轟了，你要建地下，就算美軍陸戰隊不去給你幹掉，人民解放軍也得抗95式過去給你掃了。

    當然上述這倆都不算問題，最大的問題有倆。第一，有種理論叫做「中性進化」，這是1968年木村資生提的。意思就是改造過的病毒會發生突變，並且究竟怎麼變不能預測。理論上來說，功能重要的區域變異少，功能不重要變異的多。因此你接個毒素基因上去，這玩意兒對病毒來說沒什麼功能，所以變異很快，還沒等傳播到正主兒呢，已經變到人畜無害了。所以除非有新的理論，能夠很精確的預測變異的模式，不然這一步的瓶頸是不可能邁過去的。第二，就算這個問題被解決了，還有個更嚴重的問題：免疫。人體有免疫系統，病毒不是想攻擊就能攻擊得了的，沒準兒羅輯身體裡產生個抗體，得，病毒沒戲了……【全文點擊】

    星際旅行、黑洞等是科幻小說和電影中常見的元素，何以《星際穿越》獨受如此熱捧呢？這要從這部電影的精心創作說起。拍攝這部電影的創意來自琳達·奧布斯特(Lynda Obst)。她曾參與創作了《霹靂舞》、《西雅圖不眠夜》、《超時空接觸》等許多好萊塢經典大片。80年代初期，她曾一度和一位研究引力理論與黑洞的天體物理學家基普·索恩(kip Thorne)約會，後來二人各自婚嫁，並都成為各自領域的大腕，而當年的愛情也轉為友誼。2005年的一次晚餐上，琳達提議共同創作一部根據真實科學的科幻大片，讓觀眾領略一下物理學定律所可能產生的種種奇妙事物。於是，二人合作，2006年春寫出了一個劇本綱要，交給了著名導演史匹柏，史匹柏很感興趣，安排了一位名叫喬納森·諾蘭(JonathanNolan)的劇本作家負責撰寫劇本。喬納森非常認真，為了寫好劇本，還專門去基普·索恩擔任教授的加州理工學院聽相對論課程，並與索恩反覆交流，索恩也絞盡腦汁，提供了大量科學創意，為匪夷所思的情節提供有科學依據的實現機制。不過，好事多磨，後來由於種種原因，史匹柏不能拍攝本片，喬納森·諾蘭也由於好萊塢劇本作家工會罷工和參與其它電影等原因幾度離開,而這樣一部耗資巨大的電影，沒有一個著名的大導演，製片商是不會投資的。幸運地是，最終喬納森的哥哥，著名導演克里斯多福·諾蘭同意擔任本片導演。諾蘭兄弟二人帶來了很多自己的創作想法融入劇中，最終的劇情與奧布斯特和索恩最早的劇本綱要已沒有多少相似之處了。

基普·索恩為了保證電影的科學性，關於科學問題提出了兩個電影應該遵循的基本原則：

（1） 電影不能違背已經確立的物理定律和已知的科學事實。

（2） 電影中關於那些人們尚不太清楚的物理規律允許有猜想和幻想，但這些應該來自真正的科學，要讓科學家們覺得至少是可能的。

    諾蘭基本同意，但他對索恩表示，如果他拍的電影有一些科學上不準確之處，索恩不必負責，這種態度讓索恩有點擔心。不過，最終索恩對影片的科學性還算滿意。基普·索恩教授也專門寫了一本科普書，名為《星際穿越之科學》（The Science of Interstellar)，介紹影片背後的科學原理。索恩教授這本書非常精彩，是看懂此電影的必備寶典，而且也能從中學到許多物理知識——甚至對專業的天文學家、物理學家們，讀此書也會有不少受益，書的文筆也很好。目前，我的一些同事們，國家天文臺苟利軍研究員等人正在翻譯該書，中文版預計將於2015年春出版……【全文點擊】

    有索恩大神保駕護航，電影雖是一部科幻片，但裡頭的物理學基本是正確的（跳進黑洞裡頭之後的部分就純屬腦補了），加之電影中幾個太空人兼物理學家時不時的討論講解，整部電影通俗易懂，絕對沒有擇眾顯優越，所以哪怕你已經和數理分手多年，只要你還對星空這個話題感興趣，這部電影都是絕對值得一看的。

    出於專業興趣，這裡僅對電影中幾個點討論一下，也避免劇透的嫌疑。

    一、關於蟲洞

    蟲洞是個球這一點是正確的，在電影中演員已經完美的用一張紙作出了解釋，理論上來說蟲洞不穩定，一旦出現會立刻坍塌，更勿談有人類能駕駛飛行器穿越進去了。蟲洞是否存在現在還沒有定論，更不用談怎樣讓蟲洞持久存在了，不過可以肯定的是，純粹靠自然保持一個能過人的蟲洞是不可能的，它一定是某個未知意志（後來發現是未來人，也就是男主女兒作出卓越貢獻拯救全人類之後）維持著它開啟的。

    二、關於第一個星球

這裡有一處值得質疑，首先第一個星球的科學家到達後十幾分鐘就被海浪拍死了，但由於這個星球剛好處在一個黑洞周邊，被黑洞的引力影響，其所在軌道處時間一小時等於地球上七年，所以地球上的人類還至少收到了好幾年的信息，這也就誤導了我們的男主一行人跑過去送死。然而，NASA的科學家大神雲集，且不說被黑洞引力拉長的信號已經到了其它頻段（假設我們的科學家是用幾乎全波段的信號接收的），那麼多人卻沒有注意到一條十幾分鐘的信息被拉長到了好幾年（就好比周杰倫的《雙節棍》被一路拖愣是拖成了京劇腔），實在讓人費解。只要有一個科學家分析過這一信號的異常，就會阻止我們的男主一行人登陸一號行星。

    三、關於黑洞潮汐力

    由於月球引力影響，地球上有潮漲潮落，而黑洞的質量至少是太陽的好幾倍，其潮汐力可想而知，這點從一號星球上的巨浪就能看出來（全星球表面的海水都被拉成了一堵巨浪，以至於其它地方都成了幾尺深的淺攤，所以我們的男主一行人可以登陸），這麼高的潮汐力，任何實體還沒達到黑洞視界，就會被立刻撕碎，而我們男主和它的飛船竟然安全地通過了黑洞，這一點算是一點硬傷。當然，如果男主掛了，也就沒有後來地科幻情節，想必在電影中構造出黑洞內部的奇妙景象，哪怕只是猜想，也是不少物理學家的夢想吧。

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    法貝爾剛剛出版的新作是《新鮮奇事之書》(The Book of Strange New Things)，其主題可以說是另一種的星際穿越，但是和《皮囊之下》一樣，作者並不關心其中的科幻「技術」問題。小說開始時，一名英國牧師彼得(Peter)正準備踏上星際旅行的徵途。故事發生的時間不詳，但似乎是在不遠的未來，彼得離開的地球感覺和今天的沒有什麼兩樣。但是書中此時人類已經在另一個星系建立了基地，彼得是被管理這個外星基地的公司選中送到外星基地擔任傳教士。他的傳教對象不是外星基地上的人類，而是外星上的「土著」——生活在那裡、具有智慧的生物。

    彼得是一個極度虔誠而又充滿使命感的牧師，把這個傳教任務看作是上帝的安排，為此他不得不與愛妻比阿特麗斯(Beatrice)暫別，來到這個名為「綠洲」的外星，基地上的工作人員似乎人人忙於自己的事情，對「外星人」並不關心。讓彼得驚喜的是，第一次與「外星人」見面，他們就能用簡單的英語詢問他是否帶著那本「新鮮奇事之書」——《聖經》，急切地想讓彼得給他們講解聖經上的故事。他這時才發現，在他之前已經有一名傳教士被派到這裡，但是卻失蹤了……【全文點擊】

    好萊塢科幻大片《星際穿越》（Inter? stellar）近期上映後迅速引發觀影熱潮。影片叫好又叫座不僅說明導演Christo? pher Nolan的號召力依舊強大，而且還罕見地在大眾中間颳起一陣科學旋風。大家走出電影院後，依然在熱烈地討論著蟲洞、黑洞、引力彈射、五維空間、時間旅行等等這些曾經看起來距離我們生活非常遙遠的物理概念。太空人通過蟲洞前往另一個星系尋找宜居星球這樣一條故事的主線也再次引發我們對地外生命的關注：宇宙中的其他角落是否存在生命？如果存在，究竟在何方？

    兩位天體物理學家最近的研究在大的方向上為我們解答上述疑問提供了參考。來自以色列耶路撒冷希伯來大學的Tsvi Piran和西班牙巴塞隆納大學的Raul Jimenez在預印本網站 arXiv.org上發表論文指出，在宇宙中僅有 10%左右的星系中可能存在類似人類的複雜生命；同時在宇宙大爆炸發生後的 50億年內，宇宙中的任何角落都不會有生命……【全文點擊】

    近有關宇宙的話題比較熱門，原因有兩個：首先，電影《Interstellar》口碑和票房都大獲成功。其次，歐洲航天局的探測船「羅塞塔」號（Rosetta）攜帶的「菲萊」號（Philae）探測器在2014年11月12日成功登陸一顆彗星，這是歷史上人類探測器首次登陸彗星（圖一）。前者的成功讓三個名詞瞬間火爆：蟲洞、黑洞和腦洞。而後者則是一個真實的科技突破。不僅僅是著陸本身，更重要的是人類期望通過對彗星磁場及其表面有機物質同位素的分析，探求太陽系甚至地球生命的起源。遺憾的是由於著陸地點角度不佳，探測器太陽能板無法全面工作。在發回一些照片和磁場數據後，探測器進入休眠狀態，下次喚醒可能要等到明年八月了。

    本著湊熱鬧不起鬨的原則，筆者今天跟大家聊聊天文望遠鏡。呵呵，為啥？因為無論是蟲洞、黑洞還是其它宇宙探索，都要依靠「天眼」——天文望遠鏡。說到天文望遠鏡的類型，NASA（美國國家航空航天局）做了一張很簡明的圖（圖二），舉例說明了針對不同電磁波段的天文望遠鏡。

    哈勃會在2020年前退休，它的繼任者－詹姆斯韋伯太空望遠（JamesWebb Space Telescope，JWST，圖五）計劃於2018年發射，替代哈勃和另一個紅外太空望遠鏡－SpitzerSpace Telescope（這也是個倒黴蛋兒，發射六年後，大部分設備因為沒有液氦冷卻而停用）。與哈勃不同，JWST是紅外望遠鏡，它也不圍繞地球旋轉，而是遠離地球150萬公裡背向太陽（這要壞了可咋修啊？）。

    另一大類天文望遠鏡是射電望遠鏡（radio telescope)。從圖二可以看出這類望遠鏡收集的是大波長的無線電，解析度遜於前面介紹的可見光和紅外望遠鏡，所以要靠大口徑來彌補。比較著名的是位于波多黎各的阿雷西博（Arecibo）望遠鏡。由於它是目前最大的單面口徑射電望遠鏡（直徑350米）所以深受影視作品喜愛。最著名的包括007系列《黃金眼》和電影《Contact》（圖六）。其中《Contact》這部1997改編自同名科幻小說的電影第一次細緻表現了蟲洞這一概念。目前在中國貴州省平塘縣克度鎮大窩凼窪地正在建造FAST－Five hundred meter Aperture SphericalTelescope－500米口徑球面射電望遠鏡，預計2016年完工後成為世界之最（圖七）……【全文點擊】

    聽說正上演一部電影《星際穿越》，又聽說是根據Kip Thorne的蟲洞理論編的，還聽說書店請出版社重印老K的那本《黑洞與時間彎曲》，那麼我也借這個機會說說老K在那本書裡編的故事。老K在書中專門寫了一章《蟲洞與時間機器》（wormholes and time mechines），並特別註明那是他個人的觀點（personal viewpoint）。我沒有譯文的電子版，不能偷懶，只好邊看邊寫了。 

    30年前，老K剛上完1984-85學年的最後一堂課，接到卡爾薩根（他的名氣在科幻界很大）的電話，向他請教引力問題——他那會兒正寫《接觸》，人類與外星人的接觸。卡爾在書中說，主人公被扔進地球旁的一個黑洞，通過超空間用1個小時就到了26光年外的織女星。這當然是不可能的——It is impossible to travel through hyperspace from a black hole's core to another part of our Universe.因為洞裡的一切東西都會被真空漲落的能量毀滅（這是可以計算的）。不過，這令老K想到，也許能用蟲洞來實現卡爾的幻想——老K也就成為第一個認真研究蟲洞和時間機器的物理學家。

    所謂蟲洞，是超空間裡的一個捷徑；當然，也可以說它是時空錯亂的一個時空區域……【全文點擊】

    Neal Stephenson（尼爾. 史蒂芬森，1959年生）是美國著名科幻作家，其作品不少成為暢銷書。2014年9月11日出版的《自然》雜誌發表了記者對他的採訪，他談到這麼一件事。

    有一回，他對亞利桑那州立大學校長Michael Crow抱怨說：材料技術領域的進步在逐漸減弱。過去，火箭設計和信息技術方面體現了人的創造性，現在，很多聰明人卻將時間與生命投在無足輕重的事情上，例如沒完沒了地撰寫項目申請書。缺乏的是大氣。克羅校長說：「那是你們的錯啊。你們科幻作家要拿出一些值得讓科學家去做的題目。」於是，在史蒂芬森想法的推動和幫助下，亞利桑那州立大學成立了「科學與想像力中心」，開通了線上論壇Hieroglyph（博主：該詞本義是「象形文字」），科幻作家可在此論壇上痛痛快快地發表樂觀的看法，大膽提出年輕工程師可以去嘗試實現什麼樣的技術。2014年9月，該論壇的交流成果編成一個集子出版了，書名叫Hieroglyph: Stories and Visions for a Better Future（Hieroglyph：面向更美好未來的故事與願景），該書收錄了20部科幻作品，作者包括：著名天體物理學家暨科幻作家Gregory Benford（1941年生），科幻作家Cory Doctorow（1971年生）、女科幻作家Elizabeth Bear（1971年生）、科幻作家Bruce Sterling（1954年生，兩次獲得雨果獎，他與威廉•吉布森合著的《差分機》中文版2013年由新星出版社出版）。史蒂芬森本人為此書貢獻的作品叫Atmosphaera Incognita（未知的大氣壓），描述了建造20公裡高的鋼塔的過程和其他歷險故事。

    中國會有一個大學校長如此重視科幻作家的想法嗎？對想像力的重視程度不夠，應是回答「錢學森之問」的一個維度……【全文點擊】

愛因斯坦(1921年諾貝爾物理學獎獲得者)：「好奇心是每個健康孩子天生就有的，然而它常常過早地消失。」

丁肇中(1976年諾貝爾物理學獎獲得者)：「科學很大一個作用是滿足人的好奇心，這是人和動物的最大區別。」

 

    曾有人問我：「今天的科學為什麼能夠達到這麼高的層次？」

    我立即回答：「那是因為人類擁有一顆無與倫比的好奇心。」

    試想，如果法拉第(1791-1867)對電與磁之間的轉變並不好奇，那麼他也就不可能揭示電磁感應定律（這是一個描述磁如何產生電的物理定律）。我這裡為什麼說法拉第是源於「好奇」的呢？一個很重要的原因就是，他發現了這個定律後，他並不知道這個定律有什麼用——這個事實，歷史有記載。由此可見，他當初的實驗探索完全出於個人的好奇，並非出於功利之心。但是，就是這麼一個「好奇」的副產品，其後導致了我們人類生活發生了翻天覆地的變化：我們今天的生活已經離不開電了，我們日常生活中用到的電幾乎全部來自發電機，而發電機的關鍵工作原理就是——法拉第揭示的電磁感應定律。所以，可以這麼說，科學發展是由好奇心驅動的——也應該由好奇心驅動，而非功利心。

    既然好奇心這麼重要，那接下來我就問一個古今中外、人皆「好奇」的問題：如何實現隱身？【全文點擊】

 

 

    超構材料(metamaterial)是一類結構材料，它的新奇物理性質由材料的幾何性質決定，這種材料在自然界或化合物中比較少見，它通常是由人工設計出來的。這類材料在電磁學和光學領域已有大量的研究（例如入射光線與折射光線在法線同側的負折射），相關的早期文獻一般可以追溯到1968年Veselago的工作[1]。自上世紀90年代起，電磁學和光學領域關於超構材料的研究蓬勃發展、直到今天，僅在《Nature》、《Science》、《Physical Review Letters》這三個學術期刊上就已經發表大量學術論文。在此期間，Pendry及其合作者起到了引領作用，例如他們在2006年發表的一篇論文[2]引用次數已經達到2878次(2015年2月25日「web of science」檢索結果)；在此領域，近期也有數篇具有高影響力的論文，例如[3-6]。

    當超構材料在電磁學和光學領域蓬勃發展之時，有學者把超構材料拓展到其它領域，例如聲學[7]。至今，聲學超構材料方面的研究也已達到白熱化，具體進展可以參閱文獻。

    但是，無論是光學、電磁學、還是聲學，這些領域都與「波」密切有關，或者說，在這些領域中，超構材料的新奇物理性質都是由波動方程確定的。這個事實致使很多科學家發展了大量的實驗工具和理論方法，用於研究和操控波動方程。其中卓有成效的一個操控波動方程的理論方法就是基於坐標變換的方法，這個方法運用到電磁學或光學領域已取得極大成功，它給出了一個比較直觀的便利途徑，用於獲得具有各種新奇性質的光學或電磁超構材料，例如光學隱身衣[2]——穿上這種隱身衣的人不能被外人看到……【全文點擊】

科學出版社：從《荒島餘生》看虛擬人物的現實影響 查看詳細>>

    《黑客帝國》、《阿凡達》和《Tron》在展示真正的未來嗎？我們的大腦可以分辨哪裡是「真實」的終結，哪裡是「虛擬」的開端嗎？在數位化世界中，永生意味著什麼？技術會在五年、五十年和五百年後引領我們去向何方？

    查克·諾蘭德（Chuck Noland）是2000年南太平洋上一次飛機失事的唯一倖存者。他被困在一個熱帶小島上多年，也為人類與世隔絕的現象提供了一個研究案例。在這種困境一開始的時候，查克·諾蘭德非常需要與他人交流，這種需求強烈到讓他創造了一個虛擬的朋友——用虛擬實境的術語描述，一個「代理」——是用排球做的，這個排球在飛機失事後和他一起衝到了岸上。查克·諾蘭德用自己的血在排球上畫了一張簡單的人臉，給他起名叫「威爾遜」（Wilson），對待他如同密友一般，甚至在一次用自製木筏絕望地嘗試重返文明社會時，也帶著威爾遜一起。不幸的是，這趟旅程遇上了一次海上風暴，威爾遜掉了隊，查克·諾蘭德也因此深受打擊。

    吉卜林·威廉士的結論是，為了避免遭受排斥的痛苦，人們會做所有可以重新與其他人聯繫的事情，甚至像是諾蘭在孤島上那樣——運用他們的想像力。可悲的是，有些人用病態的方式來發洩自己的痛苦和憤怒，如那些社會棄兒。正是他們製造了科倫拜恩高中屠殺，或者用郵件炸彈來影響其他人的生活……【全文點擊】

    初看電影《黑衣人》（Men in black）有興趣，是Will Smith和Tommy Lee Jones的搞笑風格，和怪異的故事背景（21世紀的紐約變成了諸多相貌怪異、功能奇特的外星人的聚集地，但他們又都偽裝成人類，大概可算美版《聊齋》）。最近看《黑衣人3》，發現它也開始玩穿越的把戲，讓Will Smith乘坐時間機器回到上世紀60年代，試圖拯救Tommy Lee Jones扮演的特工K；然後發現他的父親不幸被企圖刺殺K的外星壞人槍殺，當時僅有幾歲的他，被K用可以消除記憶的魔棒，抹去了他腦中這段不幸的記憶。

    穿越是個新詞，以前這類活動被稱為時間旅行。我記憶中最早的關於時間旅行的科幻小說是H. G. Wells的The time machine。時間旅行也是電影作品的好題材，雖然有諸多電影涉及，但在我記憶中能夠留存下來的是史匹柏的電影《回到未來》（Back to the future）三部曲（他不愧是會講故事、會「忽悠」人的大導演），以及電影《時光倒流七十年》的主題曲Somewhere in time。

    既然是時間機器，可以向後（過去）也可以向前（未來），符合人類既有懷舊，又有對未知世界好奇的心態。不過回到過去，就出現了一個導致邏輯矛盾的問題：如果時間旅行者去過去殺死一個人，改變了歷史，那麼會發生什麼？特別是如果導致父親或母親的死亡，那麼這個回到過去的自己，還能否回到現在生存？

    在電影Back to the future裡，可以通過改變歷史影響未來的多種可能性（平行歷史），但並沒有能真正解決這個邏輯困境。最近看到一部香港電影（也可能是合拍片），雖然影片整體很爛，不過在處理主角魔術師回到過去改變歷史（拯救因火災而喪生的父母時）時，讓主角失敗並提出一個有趣的觀點：「回到過去只能看到過去的影像，而不能改變歷史」——也許這是一個可行的解決方案：歷史僅限閱讀，嚴禁篡改！在這個意義上，也許世界真的需要一個類似上帝的角色，才能解釋為何歷史僅限閱讀。不過話說回來，這個邏輯困境本來就是人自找的，是不是可以被認為是「吃飽了撐的」……【全文點擊】

趙斌：人類走向合作，原來是生物學意義上進化的結果 查看詳細>>

    上個周末，我與家人到電影院觀看了10月24日才在上海各大影院上映的《超體》：話說僑居在臺北的年輕女子露西（Lucy）被迫成為「人體快遞」，並一次性吸收了大量的CPH4（電影中說，孕婦在第6周時會分泌微量CPH4，使嬰兒能產生巨大的能量，促使生成所有的骨骼），從而意外擁有了超能力，故事就是在這樣的背景下展開的。這部電影據說在北美上映後，票房突破4.15億美金，口碑良好。評價說《超體》突破了以往千篇一律只以衝擊視覺為主的科幻片套路，更以故事情節取勝，探索人類自身潛能，成為北美暑期檔的票房黑馬。

    這部電影英文名是Lucy，這也是影片中女主角的名字。漢語名意譯為「超體」，而沒有直譯為「露西」，這是很有講究的。也許大多數人還是很奇怪，為什麼取這樣一個名字，其實從人類進化學上來講是意味深長的。露西是1974年在衣索比亞發現的一具南方古猿阿法種（Australopithecus afarensis）的古人類化石的代稱。露西生活的年代是320萬年之前，因此被認為是第一個直立行走的人類，是目前所知人類的最早祖先，也美譽為「人類祖母」。露西生前是一個20多歲的女性，腦容量只有400毫升，根據骨盆情況推算生過孩子。 當時慶祝找到這具化石所播放歌曲為《Lucy in the Sky with Diamonds》，遂將她命名為Lucy。現在我們理解了這部片子的片名，但我還是很奇怪，老外看到這個名字就知道這些背景嗎？難道他們的科普水平比我們高這麼多……【全文點擊】

    我一直覺得，不同文明在冥冥之中似乎會醞釀出許多類似的傳說。東方中國的傳說中，女媧創造了人類，而在西方的希臘神話中，大地女神蓋婭創造了眾神，也在天神消滅了墮落的第一代人類後，創造了第二代人類。神話記載中蓋婭擁有許多寶物，其中生命之瓶中裝的是萬物之種和生命泉水，她終日在天上向凡間灌注生命泉水，以確保萬物能夠交替繁衍、生生不息。至今，西方人仍常以「蓋婭」代稱地球。因此，一個描述地球生命的假說以蓋婭來命名，不足為奇。

    1961年，英國大氣學家James Lovelock受NASA邀請，幫助尋找火星上的生命痕跡，他隨後提出了優雅的蓋婭假說，認為生物圈就像一個活的有機體，它會自我調節以提供適合生命存在的環境條件。後來，在美國生物學家Lynn Margulis的共同推進下，這個理論逐漸受到西方科學界的重視，並對當時人們的地球觀產生著極大的影響。到如今，這個假說也一直受到環保主義者和氣象學家的擁護，也是西方環境保護運動和綠黨行動的一個重要理論基礎。1989年，AGU（美國地球物理聯合會）選擇蓋婭作為會議主題，幾百名科學家參加了討論，並於1993年出版了《科學家論蓋婭》（Scientistson Gaia）大型文集。Lovelock認為「地球是活著的！」，而且地球本身就是一個具有自我調節能力的巨大有機體，為了維持有機體的健康，蓋婭本身發展出了一種負反饋機制，假如她的內部出現了一些對她有害的因素，她能夠將那些有害的因素除掉。對於這個負反饋機制，用地球形成以來的46億年間溫度變化情況來說明是最好不過了。理論上說，太陽輻射強度增減10%就足以引起全球海洋蒸發乾涸或全部凍結成冰，但地球歷史上太陽輻射強度曾增加過約30%（其中5%增加於顯生宙期間），也發生過3次大冰期和大冰期內的暖熱期交替變化，然而地表的平均溫度變化僅在10℃上下，這就說明地球的確存在某種內部的自我調節機制。有關蓋婭假說，Lovelock先後出版了多部書籍。例如，1979年出版《蓋婭：地球生命的新觀》（GAIA: A New Look at Life on Earth），引發眾多的討論和爭議；1988年改寫成《蓋婭時代：我們生命地球的傳記》（The Ages of Gaia: a biography of our living earth），1991年出版《為蓋婭療傷：行星地球的實用醫學》（Healing Gaia: Practical Medicine for the Planet）……【全文點擊】

    我曾聽一位老先生說，上世紀80年代編天文學詞典時，有三個詞因實在太難定義而最後只好不定義，這三個詞是「時間」、「空間」和「宇宙」。我當時想，前二者確實很難定義，但「宇宙」一詞我們過去不是常常聽到古人「上下四方曰宇,往古來今曰宙」的說法嗎，定義有何困難？又一想，確實，對於「宇宙」人們實際上有很多不同的理解和觀念。

    記得當年我剛入大學時曾讀到過一本火藥味十足的論文集，收錄了70年代末到80年代初我國關於宇宙學的一些哲學爭論文章，爭論的焦點是宇宙有限無限問題。當時哲學教科書上的標準說法是「宇宙在空間和時間上都是無限的」，而宇宙大爆炸理論認為宇宙的年齡是有限的，宇宙空間既可能無限也可能是有限。該集的多數論文批判大爆炸宇宙學理論是「唯心主義」，「反動的西方資產階級理論」，只有少數論文為之辯護，但在當時高度意識形態化的話語體系裡這並不容易，我記得其主要論點是，大爆炸理論上所說的「宇宙」概念不同於哲學上所說的宇宙概念，它指的是「可觀測宇宙」，因此與哲學上「宇宙無限」的命題並不矛盾……【全文點擊】

    這學期開了公選課《優秀科普科幻影視作品賞析》，開這個課的原因呢，是我們院長說我們物電學院人開設的公選課太少，希望我能開個《物理學史》之類的公選課，我於是就報上了，結果選課的學生太少，開不起課來，其實我一點都不想多上課，畢竟上課分神啊，尤其要想上好的話，若要是上新課（我認為一門課前三年都可以稱為新課）的話，這一學期基本就不用想幹別的了，光備課就忙得不亦樂乎。

    但我們院長讓我想想辦法還是要開課，我說不就是想提高學生的科學素養嗎？那就放電影唄，這個學生肯定喜歡，於是就編了個《優秀科普科幻電影賞析》的課，別的不敢說能起多大的作用，至少可以宣傳一下我的科學和環保理念。

    於是選課的學生還真不少，由於大家是想來看電影，我也不好意思講得太多，一般就是前面即興說幾句，扯扯物理學的八卦和我對科學社會之類的基本認識啥滴，然後放些《食破天驚Cloudywith a Chance of Meatballs》、《辛普森一家TheSimpsons Movie (2007)》《優雅的宇宙ElegantUniverse》……之類的片子，回憶這些經典，還可以學英語，我也不想難為學生，只希望他們能在我的課裡有所收穫……【全文點擊】

    19世紀末20世紀初，有關「火星人」的話題急劇升溫，在歐美國家變得越來越熱，就像近些年來一些人所執迷的「飛碟」一樣。1900年2月7日，巴黎曾發布公告設立古茲曼獎，獎勵與地外生命取得聯繫的第一個人，其獎金數額驚人：高達10萬法郎。但是，該獎項有關條款卻特意將尋找火星人排除在外——就當時情況而言，人們認定火星上有生靈毋庸置疑，找到火星人似乎太容易了，那是遲早的事兒。

    在這一時期裡，火星及火星人也成了科幻小說的熱門題材，作家筆下的火星人多姿多彩、千奇百怪。在諸多有關火星人的科幻作品中，以美國作家埃德加·賴斯·伯勒斯（1875～1950）塑造的火星人給人印象尤深：他們頭顱巨大，頸部碩長，軀幹瘦小，有著四臂兩肢，而且竟然是卵生。

    就我們所知，參與設計和建造第一個行星際探測器的科學家們，大多都讀過伯勒斯撰寫的《火星公主》和其他作家創作的有關火星與火星人的科幻作品，非常熟悉作家們想像出來的那個奇異的世界……【全文點擊】

    還記得電影《終結者》中那個可任意變形偽裝的液態金屬機器人嗎？近日，我國科學家的一項有關液態金屬新物性的發現將有望打破科幻與現實之間的藩籬，讓液態金屬機器人走入現實生活。

    這項出自清華大學、中科院理化技術研究所聯合小組的研究首次發現，電場控制下的液態金屬與水的複合體，可在各種形態及運動模式之間發生奇特的轉換行為。成果在《先進材料》在線發表後，國內外掀起了熱議，業界普遍認為，液態金屬的這一特性是構築可變形智能機器的基本要素，預示著柔性機器人新時代的到來……【全文點擊】

    最近，Dawn of Planet of the Apes 上映，票房口碑皆佳。此部乃猿猴星球電影系列的第八部。情節銜接2011年的猿猴星球崛起。筆者雖是科幻電影愛好者，但今天要說的卻是在2011年發布的一部有關黑猩猩的記錄片Project Nim。

    1973年，哥倫比亞大學心理學教授Herbert Terrace主持開始了一個叫Project Nim 的計劃。一隻剛剛在Oklahoma靈長類研究所出生兩個星期的黑猩猩Nim Chimpsky被人從母親身邊帶走，加入到 Stephanie LaFarge （Herbert的學生兼前女友，呵呵）的富裕而嬉皮的大家庭。Stephanie就像撫養她其他子女一樣從母乳餵養開始（是的，就是你所想的），先包尿布再訓練上廁所。Nim 被寵壞了，歡樂的童年，大家庭的小太陽。調皮搗蛋隨意，沒事兒喝口小酒，抽口小煙，時不時地把「爸爸「的書房搗個底兒朝天，挑戰一下族群裡唯一的成年雄性（黑猩猩是母系社會）……【全文點擊】

    自古以來，已經成為地球「主宰」的人類對自己已有的能力並不滿足，還在不斷幻想自己具有超常的能力。不少神話傳說中就有這樣的場景，神話小說《西遊記》就是個典型的代表，小說中的千裡眼視力超常，順風耳聽力超常，哪吒的風火輪令其行動靈活自如，巨靈神的臂力超常，孫悟空具有一個筋鬥就十萬八千裡的超常飛行能力。現代科學技術令人們的這些幻想逐步變成現實，電話成為了人們的順風耳，望遠鏡成為了人們的千裡眼，汽車成為了人們的風火輪，而火箭具有孫悟空的飛行能力。不過，這些現代化機器都是需要的時候才取來用，不少人尤其是殘疾患者希望一些機器能和自己的身體融為一體，彌補自己的身體缺陷，或是提高自己的行動能力。現在，這樣的機器越來越多，與人體的融合能力也在逐漸增強……【全文點擊】

    科幻的預見力會超出作者的預料。醫生、科幻作家Brad Aiken寫了一本小說，題為「向樹提問」，它描寫的未來景象是：醫生不允許接觸病人身體；醫生唯一可用的儀器有兩種，一是掃描儀，二是計算機，計算機在得出最終診斷之前，要先提一些問題。Brad Aiken的一位朋友最近去看醫生，醫生只管把他的病情自述錄入筆記本電腦，與他沒有任何言語溝通，沒有觸診過程。後來，這位朋友對Brad Aiken說：你小說裡寫的不是未來景象啊，我已經碰到了！

    具體推薦的內容包括：剛入門的科幻讀者可以讀雨果獎、星雲獎和Lotus獎的獲獎作品；科幻雜誌嘛，可以讀Analog, Asimov』和Lightspeed（光速）；值得閱讀的最新小說有David Brin的Existence（存在），Daryl Gregory的Afterparty，Ann Leckie的Ancillary Justice（博主註：獲2014年雨果獎），Ramez Naam的Nexus……【全文點擊】

    《起風了》（風立ちぬ）是日本導演兼腳本的宮崎駿以同名漫畫所改編的動畫電影。講述的是日本零式戰鬥機的設計者堀越二郎年輕時的故事。堀越二郎是第二次世界大戰中設計零戰的實際存在的人物，享有「日本飛機之父」的美譽。

      影片中，宮崎駿在表現對飛機的熱愛之餘，還打造了二郎和卡普羅尼相會時的動蕩年代，展現了日本大正、昭和時代的田園風光、市井鄉情、噩夢般關東大地震等。片中，大量的飛機令讀者目不暇接。這裡就讓我們一起去領略這些飛機吧！

1) 3式艦戰

2) 92式艦攻

3) 日本陸軍參考G38做的92式轟炸機

4)片中及現實中的G38客機

 

 《起風了》技術細節探討

1 Tricyclevs Tailgear

    影片的一開始，掘越二郎在夢中和義大利著名飛機設計師卡普羅尼相會所見到的飛機——CaproniCa.3——是一戰時期義大利陸軍使用的重型轟炸機。
    暫且不提義大利軍隊在一戰二戰中的賣萌表現，義大利的飛機工業的確在當時走在了世界的前列，時至今日義大利出產的PiaggioP180 Avanti還是我最最喜歡的一個飛機設計，被稱為飛機中的法拉利。Ca.3轟炸機有個和許多同時代飛機不同的特點就是它採用了tricycle的起落架設計，也就是我們常說的前三點式起落架。在同時代甚至是CaproniCa系列的初期，設計師們都不約而同的使用了Tailgear也就是後三點式的設計，這類設計的好處就是在於其能夠在惡劣的場地條件下起飛，比如草地和泥土地，同時tailgear的設計也比其他各類起落架設計有著重量輕的優點。在當時場地條件和發動機功率的限制下，絕大多數飛機都採用了這種設計。同時可以注意到，在飛機滑跑的時候，tailgear的飛機就已經有了一定的迎角，這對於起飛時候獲得更大的CL具有很好的優勢。但是tailgear也有三大缺點使得其慢慢在航空發展史中淡出舞臺，特別是在人類迎來噴氣式時代之後，tailgear也就基本不再被使用了。第一大缺點就是極其容易groundloop。Groundloop通常是指地轉，就是飛機在地面失去控制而產生的旋轉，後三點在這方面就有很大的優勢（見下圖來自Roskam的《AIRPLANEDESIGN》）。

    第二大缺點就是tailgear在taxi的過程中下視視野非常差，這個基本是打娘胎裡就有的毛病，基本無法克服。第三大缺點就是taxiing過程中的轉向顯得動力不足。

    當然也不是說tricycle就一定比tailgear在各方面都有優勢。Tricycle起落架的重量一般都比較大，同時因為單獨的前輪相比較tailgear的兩個前輪來說需要吸收更多的著陸能量和機身重量，前輪的結構設計和材料要求就更高，成本也就增加。當然，tricycle的優點也是很明顯的，下視視野好，不容易groundloop，同時起飛的難度也小。

2 Fixedvs Retractable Gear

    在影片中的七試艦戰為了達到海軍要求的速度在起落架前安裝了很笨重的導流板

    眾所周知，固定的起落架在飛機平飛過程中會產生極大的阻力，在如今飛機的設計中，如果設計cruisespeed超過150Knots（277km/h），那麼就會極力推薦使用可回收的起落架也就是retractablelanding gear。飛機的阻力和速度的平方成正比，也就是說在阻力係數一定的情況下，阻力的大小將隨著速度的增加而成幾何次方增加。這個時候就要減小任何可能產生阻力的部件，當然起落架首當其衝。不妨來看一下一組數據，是一架經典飛機DC9的dragpolar

    Take-off,gear up: CD=0.0387+0.0398CL2

    Take-off,gear down: CD=0.0557+0.0398CL2

    很明顯起落架的放下導致了0.017的阻力係數增加。考慮到飛機的起飛速度（約200km/h）和wetarea(97.5平方米)，單單起落架在起飛過程中就產生了3300N的阻力，可想而知在速度更大的時候阻力將會有多大。

    考慮到機械的複雜性和retractablegear所帶來的額外重量，掘越二郎在七式艦戰上採用了type4的前三點式起落架分布配合全擋板的設計，這個導流板的優點在於極大的減小了阻力，根據Roskam提供的數據顯示，無導流板的情況下type4的阻力係數是0.52（這裡的數據根據的是起落架的wetarea 而不是飛機的wetarea）,而安裝了全擋板的情況下，阻力係數下降到了0.34，將近35%的阻力減小。但是這樣的導流板也增加了整個飛機的重量，設計師需要在其中平衡決定。

    影片中有一段掘越二郎和工友們開研討會的情節，其中講到了將在新的飛機中使用retractablegear……【全文點擊】