呵呵,现实世界中最接近蒸汽朋克的东西就是1900年代-1940年代称霸海上的无畏舰。这种战列舰上所应用的技术近乎完美地体现了蒸汽朋克的风格——占据两层甲板高度的巨大水管锅炉和蒸汽轮机,利用球盘式积分器,德梅里克计算机和差分齿轮、凸轮来跟踪目标解算远程弹道的机械式火控计算机。复杂齿轮、液压和机电系统驱动重达上千吨的,安装有大口径火炮的炮塔和弹药装填系统。巨大(200多米长)、沉重(数万吨排水量)、坚固(数百毫米厚表面硬化装甲钢)、威力空前(一分钟内向几十公里外目标投掷数十吨钢铁和炸药)、集体主义(需要上千人协作一致才能操纵器这个大家伙)。
蒸汽朋克中经常出现的复杂光学瞄准系统正是取材自无畏舰上的光学观瞄系统——合像式测距仪和射击指挥仪。
苏联68BIS型巡洋舰上安装的KDP2-8型射击指挥仪,其上安装有2部8米基线光学合像式测距仪,分别用来跟踪目标距离和测量弹着点偏差值。战列舰上则安装有基线更长的光学测距仪,日本海军大和级上的测距仪基线达到15米。
射击指挥仪是个庞大精密的设备,需要多人合力操作,下图苏联海军DM4指挥仪
这是美国海军的MK38型指挥仪透视图
最早机械计算机的大规模应用是在无畏舰上实现的——火炮交战距离越来越远,直接瞄准被间接瞄准取代,需要进行复杂的弹道和提前量计算。
当射击指挥仪观察到目标的运动参数后,进行简单处理便最先输入到运动分量计算机,也就是德梅里克计算机当中进行处理。
其工作原理是(上图为早期英式德梅里克计算机,下图表盘为美式)
德梅里克计算机输出的运动分量被输入进距离钟当中进行距离修正量的解算,其核心是一部球盘式积分器。
这是最早期的球盘式积分器
在无畏舰火控系统中,球盘式积分器作为距离计算钟的核心部件它的工作原理如图。在英式德雷尔火控系统中使用维克斯钟作为积分器,它将滚球换成钢轮以增加摩擦阻力,防止打滑,但其基本工作原理仍然同球盘式积分器相同,这种结构的缺点是钢轮无法沿积分盘径向移动,如果要移动钢轮的位置,就必须使它离开积分盘,这样就无法做到接近率变化时(例如自舰和目标进行机动)的连续输入。而坡伦系统中使用的球盘式积分器则使用一组装置在弹簧架内的互相对转的滚珠起到类似下图中导轮的作用,使滚珠可以在积分盘转动时沿积分盘径向移动,这样就可以在接近率变化时连续输入。
最后将目标距离数据转化为火炮仰角指令的是弹道计算机,其结构有好几种,但基本原理都一样——用一个拟合弹道函数曲线的凸轮将输入的距离参数转化为火炮仰角参数。
如下图中下方,这类装置也用来处理其它非线性相关的数据换算(相对的固定传动比的齿轮组用来处理线性相关的数据换算)。
最后说一下差分齿轮,其实这东西名字听着很高大上,但在复杂的机械式火控计算机系统中,它的用途主要是进行数据的汇流和分流时的加减运算。
好了,把这些部件组装起来是什么样子呢?
如图,英国海军德雷尔火控台
德雷尔火控台的结构图,左侧德梅里克计算机,用来处理自舰与目标的运动参数。中间是一部积分器为核心的距离钟,右侧是一台自动标绘机,由丝杠联动,能够用双色铅笔在图纸上标绘出自舰和目标的航迹,标绘机上的圆盘是用来辅助表示目标接近率(转动圆盘中间的竖线得到不同斜率)
最早自动控制系统是在无畏舰上应用的——设备可以根据计算机的计算结果直接驱动上千吨重的火炮系统瞄准目标,而不是靠人力来完成(西门子公司最初就是由开发战舰火控系统涉及自动化领域的)
甚至某种意义上说现代网络技术也是从无畏舰上分布式火控的数据传输需要发展起来的——从早期的液压数据传输、到后来的直流和交流同步电数据传输,最后是数字式信号传输。
模拟系统中的同步数据传输是通过步进电机带动表盘上指针转向指定角度来实现数据传递的。
下图为海军中使用的直流同步数据传输装置示意图。
可惜,蒸汽朋克题材却很少去描绘这个现实中影响了20世纪历史进程的,最接近蒸汽朋克的东西。
楼上的回答都太形而下了。其实蒸汽朋克是一种完美契合了工业社会普通人审美情趣的风格。
这类风格之所以有独特魅力,是因为在技术发展的高速和人类审美观念的惯性之间找到了平衡。
蒸汽朋克的具体内容,就是把第一次工业革命阶段的技术形象有机组合起来构造更复杂更超脱的审美意象,主要元素是蒸汽机及相关产品的结构如:庞大锅炉,粗犷铆钉,复杂的曲轴连杆,齿轮,阀门,铁轨和机车,矿坑和升降设备。都属于人类技术史的第一阶段,以蒸汽动力机驱动煤钢复合体和初级机械制造工业。 这些早已淡出普通人生活的工业技术古董,在外观和原理上都有别于第二次、第三次技术革命所发明的电灯,内燃机,计算机等产品——此类产品还大量运用于我们的生活中。那么带来了审美上的间离效果,与现实的疏离反而产生了独特的情趣。
这种情感超然于具体的技术水平,代表例子是蒸汽朋克的衍生产物“多炮塔神教”——教众迷恋二战、一战甚至更早的时候的军舰——有着众多大口径火炮和厚重的装甲板,以蒸汽机或者蒸汽轮机为动力,虽然其作战效能远不如如今装备各类雷达和导弹(都是第三次技术革命的成果)的军舰,但“多铆蒸刚”本身的审美冲击力远胜过如今的天线,显示屏和导弹。无他,距离产生美。
并且,第一次技术革命的成果,如蒸汽机及其配套传动装置,纺织机,水压机,钢铁冶炼高炉,简单切削机床,火车机车,轮船,等等。。。其理论基础是前现代的,比如力学三定律和初等微积分。。。以及由此衍生的工程上的诸多定理和公式。
牛顿和伯努利们的时代,科学仍然是古典的,世界图景是明晰的,时空还是平直的,上帝是不扔色子的。所以其技术产品的形式也是古典的,功能是明显的,结构虽然有简单也有复杂,但总归是不超出大部分人的经验认知能力的,是可以用简单的示意图来介绍的,所遵循的规律也没有超出直观范畴。
那个时代知识细分还不太明显,科学家和工程师,普通人和科学家之间的界限不那么鲜明,科学的简洁,科学的严谨造就了技术的力量感,克拉克定律尚未生效。
手机好累,换电脑再更新。。。。
to be continued。。。
本篇将会把以往本人在知乎上回答蒸汽朋克一系列只言片语归纳整理。
首先说一下蒸汽朋克的时代背景
蒸汽朋克是一个架空世界观,但是有着相应的历史背景原型,主要以英国维多利亚女王在位时期为背景,当时各种自然科学技术蓬勃发展,资产阶级获得了更高的社会地位,人类进入工业时代,机器的诞生解放了大量劳动力,人们进入到了物质极大丰富的时代,医疗技术进步,人们的寿命延长,当人们从靠天吃饭转变为靠机器吃饭时,宗教势力开始式微,各种新思潮和革命思想也逐渐萌发。蒸汽动力的火车和轮船缩短了旅途时间,大英帝国与各殖民地之间的联系更加紧密,装备新式武器的帝国军队加紧了对各殖民地的掠夺,并且企图扩张更多的殖民地领土。
蒸汽朋克的核心魅力主要体现在以下几点:
乌托邦主义,科技给人带来美好的未来。
蒸汽朋克的时代弥漫着浪漫主义乐观精神,工业的发展一定程度解放了劳动力,自然科学的发展破除了迷信与宗教集权政治,文化逐渐开明,人们充满了对世界的好奇心。人们对科技的发展持乐观态度。
*这里需要做个对比,同样是架空题材的赛博朋克, 整体格调却是对科技发展的悲观态度,因为第二次世界大战末期人类在战争中使用了原子弹,人类第一次发现科技的毁灭力,科技可以轻易摧毁文明。核能,人工智能,基因工程,赛博空间等等赛博朋克内核事物都是具备摧毁人类文明的能力,所以在赛博朋克题材中,人类对科技是持警惕和悲观态度的。
黑科技
作为架空世界观,蒸汽朋克题材小说和影视游戏作品中出现了一系列人类点歪科技树的设定,属于史实平行宇宙的人类世界。
比如使用纯机械驱动的计算机——差分机
图:现实中依靠机械结构运算的差分机。蒸汽朋克时代虽然出现了计算机这一概念,但是只能进行简单计算,并不能进行复杂编程,也就没有后来电力大规模使用和真空管出现之后的【网络】这一概念。
如果是背景比较贴近现实的蒸汽朋克,那么则是以煤炭为主要动力源,因为当时的生产工艺水平并没有发明出可以驾驭石油这种能源的内燃机。
当然也有很多架空的动力源,比如TV动画《最终流放》中的克劳迪亚矿物,大友克洋导演电影《蒸汽男孩》中的蒸汽球,《最终幻想》系列游戏当中的魔法动力源等等。
这里需要注意的是,蒸汽朋克世界观当中是忌讳出现太多电力装置的,因为电力的大规模使用之后,就替代了原有蒸汽朋克世界观内常见的复杂齿轮传动控制机构,简单的电讯号就能远距离传送各种复杂的指令来控制机器,所以没必要再用各种笨重复杂的齿轮连杆来传输指令,而且由于电力的出现,也诞生了以电子管为计算单元的计算机,能处理复杂编程指令,原本蒸汽朋克中出现的黑科技——差分机将黯然失色。
图为电影《蒸汽男孩》中出现的蒸汽城控制台,全部依靠繁琐的机械结构传输指令。因为依靠机械结构传输指令需要大量的金属零件,一方面会增加重量,另一方面也容易因为金属疲劳产生错误,而且机械能传输是有损耗的,所以在很多机器的末端会有大量人力驻守,核心控制者依靠老式舰船上常见的传声筒对机器末端的控制工人下达指令完成对大型机器的操作。
而且电动机,燃料火箭引擎,喷气式发动机等等动力元素也不属于蒸汽朋克。因为蒸汽朋克时代所有的动力都是靠纯机械装置将蒸汽产生的动力输送到动力机关来做功的,因为机械自重过大和摩擦力还有热传递等原因,蒸汽产生的动力在机械装置传导的过程中大量损耗,能量转化效率极低,但是也造就了蒸汽朋克世界观当中各种独有暴力美感的巨大机械造型。
整座蒸汽城大多数零件都是用来传递蒸汽球产生的动力。
大舰巨炮,多铆蒸刚。暴力美学兵器。
从维多利亚时代到第一次世界大战,由于资本主义的蓬勃发展,资本家们主导的政权开始重新瓜分世界格局,各国都造出了大量以蒸汽为动力的铁甲舰,整体趋势是炮塔越来越多,战列舰无敌的大舰巨炮主义是这个时代独有的浪漫军事情怀(在第二次世界大战,RPG火箭神教和平顶船异端出现之后这种浪漫被打破了)。
【多】是指多炮塔,因为在制导武器和弹道计算出现之前,火炮的命中率是非常低的,所以必须依靠射速和火炮数量来弥补精度的不足。
【铆】是指蒸汽朋克时代的装甲拼接工艺,因为无法一次铸造成型巨大复杂的金属结构,也没有现代科技中的复合材料,焊接工艺也不够先进,所以只能用一块一块的装甲板来拼接,然后用大量的铆钉来固定。
【蒸】就是指以蒸汽为动力,人类当时以煤炭为主要能源,当时还没诞生热能转换效率和动力更加强劲的内燃机,技术上也无法驾驭石油这种易爆燃料。在早期蒸汽动力为主的铁甲舰舰队战时,往往需要数个小时来启动蒸汽锅炉让战舰动起来。
【刚】是指刚性悬挂,在各种弹簧阻尼悬挂减震装置出现之前,由于阻力非常大,使用刚性悬挂装置的坦克移动速度是非常慢的,甚至没有步兵和移动速度快。这个时代的军事机械往往都显得很笨拙。
在蒸汽朋克架空世界观中,出现了很多暴力美学的兵器。
宫崎骏《哈尔的移动城堡》中出现的铁甲舰队。
现实中的铁甲舰。
早期的铁甲舰船上依旧保留了风帆桅杆,先进与落后并存。
甲铁城的卡巴内利》中的装甲火车。
《樱花大战》中蒸汽驱动的机甲——光武,开着锅炉作战。
游戏《最终幻想XII》中的巨大飞空舰。
第一次世界大战中的坦克,用大量铆钉拼接装甲板的工艺为主要特征的各类武器。蒸汽朋克中的战舰、坦克、和要塞中【多炮塔】是一个非常重要的视觉元素。因为早期火炮缺乏精确制导,只能依靠增加炮管数量来弥补远距离射击精度的不足,在依靠计算机精确制导的火箭弹和可以超越舰炮距离对战舰进行打击的航母飞机出现之后,多炮塔才逐渐退出历史舞台。
大友克洋《大炮之街》中要塞化的城市,全民把开炮当做日常义务。
《大炮之街》中的巨大火炮。需要上百人协同作业才能开炮,参考的原型是二战时期纳粹德国的古斯塔夫超重型铁道炮。
图:古斯塔夫超重型铁道炮。
机械设计的装潢风格。
蒸汽朋克时代并没有诞生我们今天专门用来设计工业机械的学科——工业造型设计,那个时代工艺造型中的【工】和【艺】并没有分开,也没有专职的设计师来为工业产品设计造型。所以那个时代的工业产品外形都有很强的拼凑感,而且对产品外形的构建,用的是【装潢】的概念。常常给人一种【华而不实】的感觉。
电影《天降奇兵》中的轿车设计,上面装饰着夸张的 巴洛克风格浮雕,这也是蒸汽朋克题材中比较常见的装潢设计 。
这里做个简单的对比,上边的蒸汽机车外形是用了巴洛克风格的装潢设计,加装了一堆毫无用途的浮雕花纹。下边的蒸汽机车则是包豪斯风格的简约设计,根据机车头的功能性,设计了流线造型,在高速行驶中可以减小风阻。
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图:符合维多利亚时期风格的巴洛克花纹装饰的机体,大量外露的液压传动机关和管线,盔甲接缝用铆钉连接,黄铜质感的装甲,这是标准的蒸汽朋克元素搭配。
富有时代感的维多利亚复古审美。
维多利亚风格是19世纪英国维多利亚女王在位期间(1837——1901年)形成的艺术复辟的风格,它重新诠释了古典的意义,扬弃机械理性的美学,开始了人类生活中一种全新的对艺术价值的定义。对于19世纪这个政治、经济、社会皆飞速变化的时代来说,其最显著的结果就是富裕的中产阶级的剧增。财富的拥有及身份的提升唤起了中产阶级改变居住环境和室内装饰样式的意识,他们急于在住宅建筑上明确和标榜他们的成就。于是,以装饰为主的“维多利亚风格”应运而生。工业革命使得批量生产成为可能,那么“模式化”设计制造便成为一种方便、廉价、普遍的标准,这为喜欢对所有样式的装饰元素进行自由组合的维多利亚式风格带来了最简便的机会,并使之最终击败了其他各种样式。事实上,你很难对维多利亚样式进行准确的分类,它其实包括了各种装饰元素,样式的混合和没有明显样式基础的创新装饰的运用,是当时家具和其它用品设计的典型特征。
18世纪的维多利亚风格是国际设计史上重要的一笔,对于中世纪歌德风格的推崇和流行,使得设计表现上更多的体现了皇室的艺术需要。视觉设计上的矫揉造作,繁琐装饰,异国风情占了非常重要的地位。
图为游戏《教团1886》概念设计稿,建筑为哥特风格和巴洛克风格混搭,典型的维多利亚时期的建筑。
《血源诅咒》中的街道,建筑是巴洛克风格的。
宫崎骏电影《哈尔移动城堡》出现的维多利亚时期风格城镇街道中普通民居建筑造型,木材与砖瓦结构,虽然已经进入工业社会,此时在民间还未出现大规模的钢筋混凝土建筑。
室内则是洛可可式的装潢风格。图中女性穿着为维多利亚风格。
背景中皇宫的造型为古典主义巴洛克风格。
室内则是华丽的洛可可风格和巴洛克风格混搭。
谈到维多利亚时期的服饰风格,女性的服饰特点是:大量运用蕾丝、细纱、荷叶边、缎带、蝴蝶结、多层次的蛋糕裁剪、折皱、立领、抽褶等元素。
游戏《血源诅咒》当中的服饰。
游戏《教团1886》中的军装,蒸汽朋克世界观中常见的19世纪复古军装风格。
防毒面具也是蒸汽朋克中世界观的一个重要视觉元素。
除了西方的维多利亚时代特征,这里还特别需要提 一下的是蒸汽朋克世界观当中与维多利亚同样 重要的时代背景,那就是日本的【大正时代】。
【大正时代】是指大正天皇在位的时期,1912——1926年,是短暂而相对稳定的时期。
该时代的根本特征,是大正民主主义风潮席卷文化的各个领域。大正前期为日本自明治维新以后前所未有的盛世。跟维多利亚时代的英国有很多相似之处。并且日本明治维新期间是以英国为学习榜样,引进了很多先进的科学技术和政治制度,军队也按照欧美发达国家的建制来打造。
很多以日本为背景的蒸汽朋克世界观,其视觉元素都带有明显的大正时代风格。大正时代也是一个先进与落后并存的时代,建筑和服饰上都有很多具有明显跨时代差别的混搭元素。
比较有名的是《樱花大战》和《甲铁城的卡巴内利》
大正时代的女性服饰。
大正时代的学生装。
《樱花大战》中的角色服饰造型,那个时期日本引入了代表先进的欧美军装风格。
《樱花大战》的女主真宫寺樱,身着大正时代的传统日本女性服饰。
大正时代的日本街景,现代化的电气铁路和欧美风格的街灯,建筑也有传统日式和欧式混搭。
魔法与科技并存,先进与落后并存。
英国著名作家克拉克曾提出过:任何非常先进的技术,初看都与魔法无异。很多早期科幻作品的设定并没有太多符合现实的理性逻辑,在蒸汽朋克的浪漫主义世界中更是如此,经常会有文学作品在蒸汽朋克世界观中加入一系列魔幻元素。
宫崎骏曾在《哈尔的移动城堡》这部电影中构建了一个魔法与蒸汽科技同时存在的
大名鼎鼎的移动城堡~
其核心动力源是与魔法师哈尔签订契约的火焰恶魔。
片中还出现过很多次这种类似液体材质的召唤使魔。
飞空艇,肚子上吐出来的是会飞的魔法生物。
近看是这个样子的,很邪恶的造型。
哈尔用魔法把自己变形成鸟一样的姿态与敌人战斗。
片中出现的很多飞空艇都是用类似昆虫身上的翅膀在飞行。
飞艇内部也塞满了这种黑色的使魔。
看细节,翅膀下伸出来的小翅膀,更像是昆虫之类的翅膀,整个飞艇应该是利用魔法生物来作为动力源驱动的。
追杀哈尔使魔还有很多穿着士兵的军服。
由此可见在哈尔的移动城堡的世界观中,魔法生物不光用来做各种机械的动力源,还被当做劳力和武力驱使。
很多纯架空的蒸汽朋克世界观,比如《最终幻想》系列游戏和《魔兽》系列游戏中,蒸汽朋克和魔幻题材混搭,这些只是借用了一系列蒸汽朋克的交通工具和武器设定,并没有把蒸汽朋克独有的时代风格(英国维多利亚时期、日本大正时期)代入到作品中,其设计基调还是以魔幻为主。
最终幻想XII中的飞空艇。
《魔兽》系列游戏中的地精与侏儒科技也大量的使用了蒸汽朋克元素。
蒸汽朋克的核心魅力到底是什么呢?
这种魅力是人们对乌托邦的向往。人类刚刚拥有接近神的力量,踏出解开自然奥秘的第一步。这种科技带来的神力让人们从数千年以来在繁重的体力劳动和贫乏的物质限制中获得解脱,让人们从束缚思想的封建禁锢中解放出。落后的势力和人类自诞生以来的人性缺陷又同时存在,先进与落后并存,先进与落后抗争,人们开动着巨大而笨拙的机器飞奔在文明发展的道路上,无情的碾压着旧事物,不断的探索,不断的创新,用自己的智慧谱写着工业文明辉煌的篇章。在真正的科技危机(赛博朋克主题)未到来之前,人类肆意的挥霍着第一次工业革命期间创造出来的无数福利,人们徜徉在探索新世界的浪漫主义思想中。蒸汽朋克这一主题如同镜中世界,倒映出来的我们对那一浪漫时代的美好畅想。
---------至此本文已完结,关于蒸汽朋克其实还有很多内容值得深入研究,等我想起来有什么需要补充的会逐步整理发在我的专栏中
PS:这里需要强调的是,很多人容易把【蒸汽朋克】与【真空管朋克】搞混。以大量出现电力和内燃机为时代背景的架空世界观叫做【真空管朋克】,在【蒸汽朋克】的时代之后,与其相配的美术风格有ARTDECO和废土,很多人容易把这两种风格混淆。容易搞混的比较多的是:《战锤40K》、《生化奇兵》系列游戏,电影《大都会-大友克洋版》、《钢铁苍穹》、《天空上尉与明日世界》
详情见:
关于复杂机械的美感是如何产生的详情见这篇:
关于如何构建架空世界观详见:
这篇是写如何把蒸汽朋克世界观套在水浒传上,前面部分跟本文略重复,建议直接跳到最后看:
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有一说一,其实性价比最高的4K蓝光播放设备很可能是二手xbox
《星际穿越》找物理界大牛Kip Thorne来当顾问
《三体》制作人在这里声援支持民科。。。
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评论里有反驳说这是两码事,孔支持民科同样可以找科学顾问,不冲突。但拍这样一部电影,至少应该具备一定的科学素养不是吗?力挺民科是什么情况?
军事,我因生在中国而骄傲!
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