问题

为什么科幻片里的飞船都自模拟地球重力?

回答
科幻影片中,我们常常看到飞船内部仿佛拥有和地球一样的重力,让船员们能够如同在地面上一样行走、跳跃,甚至进行各种日常生活活动。这种设计并非只是为了方便观众理解或营造一种熟悉感,它背后其实蕴含着一些基于现实物理原理的考虑,以及对未来人类生存状态的想象。

首先,我们需要理解一点:在太空的零重力环境下,人类的身体会经历一系列生理上的退化。长时间处于微重力状态,骨骼会流失钙质,变得疏松易碎,这和久卧病床的老人骨骼状况类似。肌肉也会因为缺乏对抗重力的锻炼而萎缩,导致力量下降。更重要的是,心血管系统也会发生改变,心脏的工作负荷减轻,血管的弹性可能下降。甚至连我们的内耳前庭系统,负责感知平衡和方向的感官,也会因为缺乏重力参照而出现紊乱,导致眩晕、恶心等太空病。

所以,如果人类要在深空中进行长途旅行,比如前往其他星系,那么如何维持船员的健康和生理机能就成了一个至关重要的挑战。而模拟地球重力,或者说创造一个类似地球重力的环境,正是解决这一问题的一种非常有效的手段。通过让飞船内部产生一个稳定的重力场,可以帮助船员的身体继续按照地球上的规律进行生理活动,避免上述的健康问题。

那么,科幻片中的飞船是如何实现这种“人造重力”的呢?最常见、也最符合现有物理学原理的方法就是旋转。想象一下,如果将飞船设计成一个巨大的圆环或者圆柱体,然后让它高速旋转,那么根据离心力的原理,飞船内部的物体会受到一个向外的推力。如果转速和半径设计得当,这个推力就可以模拟出地球的重力效果。船员们会感觉被“压”在飞船的外壁上,就像我们在游乐场的“人体风洞”里感受到的那种力一样。

在许多科幻作品中,飞船的主体部分被设计成一个巨大的旋转环,或者整个飞船的外部被包裹在一个可以旋转的壳体里。当飞船进入常态运行阶段,这个旋转结构就会启动,为内部的居住舱、实验室、甚至运动场提供逼真的重力。这种设计不仅在视觉上给人强烈的空间感和现实感,同时也满足了维持船员生理健康的需求。

当然,这种旋转模拟重力的方式也并非没有挑战。首先,旋转会产生一定的能量消耗,需要持续的动力支持。其次,如果转速过快,可能会在飞船内部产生一种额外的“科里奥利力”,这种力会使得运动中的物体偏离直线路径,比如你在移动时会感到一股奇怪的推力。这种科里奥利力在小范围的旋转中可能不明显,但对于大型的太空站或者飞船来说,如果设计不当,可能会对船员的行动造成困扰。科幻电影为了避免这种不适感,往往会选择一个相对较慢的旋转速度,或者将飞船设计得足够大,以减小科里奥利力的影响。

除了旋转,理论上还有其他方式可以模拟重力,比如使用非常强大的磁场来影响体内带有磁性的物质,或者利用某种未知的反重力技术。但这些目前都还停留在理论研究或者科幻的范畴,尚未有实际应用的先例。因此,在绝大多数科幻影片中,我们看到的“地球重力”很大程度上是基于旋转原理的一种视觉和情节上的设定。

总而言之,科幻片中飞船模拟地球重力,是为了在遥远的太空中,保障人类的生理健康和行动能力,让太空旅行不再是一场与身体机能衰退的搏斗。而旋转,作为一种符合现有物理学原理的模拟方式,成为了创造这种“人造重力”的最常见手段,它不仅赋予了飞船内部生活以现实感,也为人类探索宇宙提供了更加可持续的可能性。

网友意见

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就像 @丁勾 老师说的那样,这么拍省钱哇!

而且科幻电影嘛,只要世界观自洽,有没有人工重力都是一个设定的事儿。所以能偷懒当然要偷懒了,资本家的钱也是钱啊。但是,基于当下或近未来技术背景下的太空冒险题材电影,就不能这么偷懒了,只能死磕失重效果了。

在地面重力环境下拍摄失重场景,即使现在有电脑 CG 帮忙了,拍摄素材的时候还是要想办法抵消掉重力影响啊。别看现在电影技术各种高大上,但实际拍摄时最常用的方法还是吊钢丝……

2017 年的太空科幻惊悚片《异星觉醒》 Life 中的失重场景拍摄的就非常好,它采用的就是地面搭景然后用吊钢丝的方式模拟失重,效果很不错。


这种方式是目前所有模拟失重效果中性价比最好的方式。我自己也在一些广告项目中尝试过吊钢丝模拟失重,效果也还不错,而且关键性价比很高。通过升格拍摄+后期擦除的方式,基本上能得到效果不错的失重画面。


都是吊钢丝,也分有钱没钱。没钱的就是用传统的人力控制,需要演员配合威亚组提前训练。



有钱的组吊威亚,会有一套电脑控制系统,可以预先编程,就像牵线木偶表演一样控制演员去完成失重效果表演。《异星觉醒》拍摄中就部分使用了这种技术。

这种技术的好处是动作很顺滑,而且活动范围大,编程动作可以精确重复,而且演员体验更舒服。


《地心引力》的失重效果拍摄就更复杂了,基本上能想到的技术都用上了,而且还有很多创新。

这种镜头在拍摄时,演员其实是被固定在一个机械臂上,和摄影机做相对运动来模拟失重效果。而且为了便于表演和拍摄,演员的宇航服(包括头盔玻璃)是后期合成上去的。

这样拍摄失重的好处是非常逼真,大家都看过《地心引力》,虽然这是一部 2013 年的电影,但它的失重镜头仍然是无可比拟的。缺点就一个,贵!

这个非常著名的镜头里,桑德拉布洛克实际上是被固定在一个装置上,然后在后期时替换了她的一条右腿,以及全部的环境……效果非常好,成本非常高……


这还是在有电脑 CG 技术的帮助下完成的失重效果。在过去电脑技术还没有这么发达时,导演为了模拟失重效果,只能更加丧心病狂。比如库布里克导演的《2001:太空漫游》。

丁勾老师已经在她的回答里展示了那张著名的布景图片了,这种思路就是「力大飞砖」。不是要模拟太空失重吗?做不到怎么办?那就造一艘自带人工重力舱的飞船吧!

这是另一种形态的暴力美学,只要成本够高,布景够大,总能找到解决办法。


当然在那个时代(1968 年),也有足够机智的办法拍摄低成本失重镜头。

当时剧组是怎么拍摄这个在失重状态下悬浮在空中的钢笔的呢?这支钢笔是固定在一大块非常洁净的玻璃上,然后在镜头前缓慢地旋转这块玻璃来模拟失重物体。通过恰当地打光,这块玻璃就在镜头前消失了……


拍摄失重镜头还有另一种暴力美学思路,不过很难复制。那就是 1995 年的《阿波罗 13 号》。

在 NASA 的协助下,本片的部分失重镜头是实拍的!当然不是真的把剧组发射到太空里,而是利用 NASA 的失重训练飞机「呕吐彗星号」人工制造失重环境。基本原理就是飞机飞到高空,然后开始做自由落体,然后再飞起来,再做自由落体。飞行轨迹基本类似一个正弦曲线。当飞机开始做自由落体时,飞机上的乘客会有不到 30 秒的失重体验。然后一遍遍来吧……

显然这种拍摄方式非常奢侈,属于你有钱都不一定能做到的。


总结一下,拍摄失重的方法有:吊钢丝、电脑 CG、人工置景、真实失重环境。

为什么科幻电影里都要模拟人工重力?因为省钱省事啊!

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1:因为这么拍便宜

2:成本差不多的,飘来飘去的也不少,高达系列你也看见了,“卧槽地球重力好他妈大啊”是谁的台词来着?

3:因为这么拍贴近熟悉观众的认知,大家站定了对着扔台词设计场景多好搞。

无重力环境下,一定有无重力的场景表现——以及“为什么这么对话是允许的”得背景铺垫,比如一个脑袋指向太阳一个脚丫子指向太阳一个对着太阳拉9-3线还有俩神经病,一个大风车一个小钻头——画外音“常年无重力环境下生活的人类,已经不再恪守重力时代下的社会习俗blabla,除了菊花对人之外blabla”

你要说“无重力也得大家统一矢量指向XX,这样拍出来才整齐”,那你花那道具场景CG的钱似乎意义不大……

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谢邀。

现实总是残酷的,科幻影片中飞船总是自模拟地球重力的原因是:这样拍片省钱...

这是真的。失重场面在电影拍摄中难度很大,早期在没有电脑CG帮忙的情况,拍摄失重场面只能用纯物理方法:吊钢丝、搭建能够旋转的拍摄棚、乘飞机在高空中快速下降营造失重环境。当年史丹利 库布里克拍摄《2001太空漫游》用能够活动的房间和摄像机模拟失重场景,技惊四座,但这种成本不是一般的电影能够承受的。

2001太空漫游中经典的失重场面(我居然把这张图搜出来了...

后来《盗梦空间》也用旋转房间+钢丝模拟失重镜头,但这个成本...

看看具有失重镜头的电影:《阿凡达》、《遗落战境》、《普罗米修斯》...全是大成本制作。换成《月球》、《银河系漫游指南》这样的小成本电影,就只能让飞船模拟地球重力,这样可以省一大笔特效钱。

对了,你问为什么《星际迷航》电影版这种大制作也要模拟地球重力?这片大部分时间都在飞船上,如果全部场景上失重特效,估计电影预算也吃不消。而且,失重场景往往是电影的噱头,会吸引观众对特效场面的关注,那剧情啊动作场面啊谁还看?套用一下楼下情景描述:当克林贡人的飞船向进取号开炮突袭时,几百号船员们一个个在空中作蛙泳状慢悠悠滑向座椅或把手,紧张氛围全完蛋不说,导演撕剧本的心都有了...

我还可以用一个扯淡的原因:飞船模拟地球重力有利于船员健康。在失重环境中呆太久的宇航员会得太空病。好了一句话总结...

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