ポップサイエンス映画科学賞

アカデミー賞が近づいてきましたが、今年は複数のアカデミー部門にノミネートされた 3 本の映画があり、それぞれが私たち独自の PopSci Movie Science Awards にもふさわしいものです。これらの著名なノミネート作品は、2008 年の大ヒット作『ダークナイト』、 『アイアンマン』 、 『ウォーリー』です。これらの映画は、スーパーヒーローや SF 風、またはコンピューター グラフィックの雰囲気に包まれており、ハリウッドの科学について議論したり分析したりするきっかけを私たちに与えてくれます。

忘れないで、子供たち、これは楽しむためのものだ。私たちは、「これはただのくだらない映画だ！」と何度も私に注意する人たちを怒らせるためにここにいるわけではない。私たちは、明らかな空想に無謀に穴を開けることはしないと約束する。つまり、コンピューター アニメのウォーリーの物理的特性を批判するのはかなり馬鹿げているだろう。だから、私たちのプログラムは、これらの映画のそれぞれが教育ツールとしてどのように使用できるかを評価することにある。どのような関連する科学的アイデアが取り上げられているか。それらはどれほど興味深く提示されているか。基本的な科学的原理の特に鮮明で正確な表現はあるか。そして、私たちの 3 人のノミネート作品が示す標準的なハリウッドの誤解とはどのようなものか。

まずは賞品をご紹介します。

1) ハリウッドの巨額予算アクション大作映画で表現された最も興味深い科学的アイデア。
2) 最も正確な物理学。
3) 最も（意外にも）教育的。
4) 助演男優賞。

それでは、有望なノミネート作品を発表する前に、各作品の特徴を要約してみましょう。準備はいいですか? さあ、始めましょう!

ダークナイト

科学の話をする前に、はっきり言っておきます。最優秀助演男優賞は…ヒース・レジャーです。信じられないほど繊細で独創的、魅惑的な細部までこだわった、そして面白い演技で、故レジャー氏はこの映画を虜にしました。アカ​​デミー賞の最優秀助演男優賞にふさわしい演技です。

科学的な観点から言えば、このサイトの以前の記事で、いくつかのアクション シーンに「映画物理学」の分析を適用したという議論がありました。一般的な結論は、これらのシーンはハイオクタン価のアクション/スーパーヒーロー ジャンルの典型であり、ハリウッド特有の拡張された非現実性を示しているということです。

しかし、通常の作品とは異なる興味深いバリエーションとして、実際のバットモービルのプロトタイプが撮影に使用されている。これらは高性能を目指して設計されており、コンピューター グラフィックス技術でシミュレートされたものではなく、多くのスタントで使用されている。

さらに、 『ダークナイト』には大きな爆発シーンがいくつかあると指摘するのは控えめな表現だろうが、こうした爆発が車が衝突するたびに起きるわけではないというのは、ある種新鮮だ（映画全体を通して自動車の衝突シーンが大量にないわけではないが）。

爆発する車は、ハリウッドのかなり馬鹿げた決まり文句になっています。ミッション: インポッシブルやジェームズ ボンドの映画を見てください。車が衝突したり銃弾に当たったときは、ほぼ必ず爆発します。しばらくすると、かなりイライラするようになります。車が本当に爆発するのはどれほど難しいのでしょうか。ええ、本当に難しいです。ガソリンの蒸気と液体の比率が非常に狭い範囲内で一定であることと、火花が必要です。ガソリン タンクに銃弾を撃ち込めば爆発すると思うなら、怪しい伝説をチェックしてください。とにかく、ダークナイトが少なくともこの分野でいくらか自制心を発揮したことは称賛に値します。

映画の筋書きに織り込まれた最も興味深い科学的応用は、携帯電話技術の利用であると言えるでしょう。携帯電話をレーダーのような画像装置として使用することは（ラウ氏のオフィスビルの内部を地図に描くのに使用されているように）、深刻な技術的困難を伴うでしょうが、携帯電話の通信を傍受し、携帯電話の電源がオフのときでも携帯電話のマイクを遠隔操作して盗聴することは可能であり、実際に FBI が監視目的で使用しています。

2ページ目:アイアンマン

アイアンマン

アイアンマンには、完全に空想的だが、本当にクールなハイテク機器がたくさん登場し、楽しいファンタジーになっています。ロバート・ダウニー・Jr. は、彼特有の皮肉なユーモアでトニー・スタークを演じており、今では定番となっているプロットのどんでん返し「悪い買い物をしたのは、一般的なテロリストではなく、（驚いたことに！）邪悪な多国籍企業です（誰がそんなことを予想したでしょう！？）」にはそれほど感心しませんが、全体としては、かなり楽しめる小歌です。

しかし、アイアンマンの本質はエネルギー（そしてもちろんあの派手なスーツ）です。彼はどうやってエネルギーを生成するのでしょうか？私たちは「アーク リアクター」テクノロジーについて知りたいです。トニー本人から聞いた話では、彼のオリジナルのスーツは 1 秒あたり 3 ギガジュールのエネルギーを生成するそうです。これはかなり優秀で、興味深いことに、一般的な原子力発電所が核分裂反応で生成するエネルギーと同程度です。彼のスーツには何らかの原子炉が入っているに違いないと思われますが、燃料として何を使っているのかは不明です。彼の原子炉にかなり優れたシールドが備わっていることを祈ります。そうでなければ、彼の友人全員がガンにかかってしまいます。

彼は、アフガニスタンの洞窟でプロトタイプのスーツを製作する間、1.6 グラムのパラジウムを集める必要があると述べています。パラジウムには (合成された) 放射性形態がいくつかありますが、それらは「核分裂」できますか? ウランの方がはるかに優れています。そうでなければ... トニーは「常温核融合」を完成させることができたかもしれません!? 10 年以上前の完全に再現不可能な実験では、重水 (水素原子は重水素の種類) をパラジウム電極の間に置いたときに、室温で核融合 (いわゆる常温核融合) が発生したことが示唆されました。

トニーはそこに常温核融合炉を持っているのかもしれない。わかるか？科学オタクとそれ以外の人たちの議論のネタになる。

トニーの原子炉は、心臓に埋め込まれた電磁石を動かすためにも少量のエネルギーを消費します。これは破片の侵入を防ぐと言われています。興味深いアイデアです。しかし、何か見落としがない限り、電磁石は破片を侵入させないというよりは引き寄せるでしょう。電磁石は破片に磁気分極を誘発し、磁石の磁場と同じ方向に揃えて引き寄せます。磁石が最初は分極していなかったペーパークリップを引き寄せるのと同じです。

他に検討すべき興味深い項目がいくつかあります。

ニュートンの第 3 法則の良い例です。コミックに出てくる「反発」光線を、昔ながらのロケット推進に置き換えたようです。燃料をスーツから押し出すと、スーツに同じ大きさの反対方向の力がかかり、反対方向に推進します。おそらく、その原子炉は十分なエネルギーを供給してその役割を果たします。ただし、1 つ問題があります。映画でアイアンマンが行うように長距離を移動するのに十分な推進力を生み出すには、ロケットから大量の物質を押し出さなければなりません。これを現実的に行うには、飛行機サイズの燃料タンクが必要です。そうなると、スーツの外観が変わってしまいます。

アイアンマンのスーツにも、別の変更が必要かもしれません。アクション映画でよくある「急停止」現象の犠牲者になるトニーが何度か登場します。彼が高速で地面やさまざまな物体に衝突する回数に注目してください。急減速中に彼が経験する力の大きさはどの程度でしょうか? トニー スタークにはスーパーパワーがないことを忘れないでください。これらの衝突は致命的です。加速を減らすには、衝突時間を長くする必要があります。スーツが彼を保護しているという幻想があります。大きなエアバッグが詰まっていない限り、それは実現しません。その場合、アイアンマンは私たちが知っていて愛しているなめらかで流線型のスーパーヒーローではなく、ミシュランマンに似た外観になるはずです。

次のページ:ウォーリーと受賞者!

ウォーリー

最後に、今年最大の映画物理学の隠れた名作、アニメ映画「ウォーリー」をご紹介します。この小さな魅力あふれる作品では、ロボットが地球に700年間残され、地球を覆う人工のゴミの山を片付けます。人類は恒星間クルーズ船に乗って地球を離れ、再び地球に住める時を待っています。これは漫画なので「一体何の意味があるのか​​」と思うかもしれませんが、実際にはこの映画には科学的議論にうってつけの2、3の要素があります。

探査船が地球に生命の兆候を調べるためにやってくると、ウォーリーは魅力的だが気難しい小さな探査ロボット、エヴァに恋をして、宇宙へ乗り込む。ロボットとのロマンスを描いた忘れられないシーンで、ウォーリーは消火器を使ってエヴァとちょっとした宇宙遊泳ダンスを披露するだけでなく、ニュートンの運動の 3 つの法則を美しく実演してくれる。冗談じゃない。このシーンの素晴らしいところは、物理学がほぼ正確に再現されていることだ。ウォーリーが消火器を作動させると、排気 (第 3 法則) と反対方向に加速 (第 2 法則) し、消火器を止めるとすぐに等速度で動き続ける (第 1 法則)。このシーンを見ると、消火器が噴射している間はウォーリーの速度が変わり、噴射していないときは等速度で動いているのがはっきりとわかる。本当に素晴らしい。驚くべきディテールだ。

人類は宇宙船内で何世代にもわたり微小重力環境で暮らしてきました。筋肉は萎縮し、骨密度は自動で動く小さな長椅子で運ばれるほどに低下しました。また、ずんぐりとした体型になりました。宇宙ステーションで何週間も何ヶ月も過ごす宇宙飛行士の経験からわかるように、筋肉と骨の萎縮は現実的な問題です。(残念ながら、映画には宇宙船内での微小重力という考えとは矛盾する場面が数多くありますが、まあ、漫画ですからね!)

最後になりましたが、 『ウォーリー』は、興味深く関連性のある桁数の推定値（このような推定を好んだ有名な物理学者エンリコ・フェルミにちなんでフェルミ問題とも呼ばれる）を定式化する絶好の機会を提供してくれます。

問題はこうです。ウォーリーは大都市を覆うゴミを片付けて、それを（超高層ビルほどの大きさの）山に積み上げなければなりません。彼はゴミを 4 フィート四方の立方体に圧縮することができます。各立方体を集めて圧縮するのに 3 ～ 4 秒かかります。街全体が 5 フィートの深さのゴミで覆われていると仮定すると、それを山に積み上げるのにどれくらいの時間がかかりますか? 人類が地球に戻るまでの 700 年の間にこれを実行できるでしょうか? 自分で試してみて、どうなるか見てみましょう。楽しいですよ。問題について大まかな感覚をつかむこと、つまり合理的な仮定を立てて適切な見積もりを出すことは、科学者にとって非常に貴重なスキルであり、このような問題はそのスキルを磨くのに最適です。

さて、長々とした紹介が終わり、あとは現在の候補者に残りの賞を授与するだけです。

「最も興味深い科学的アイデアなど」については、携帯電話による監視を挑発的に使用した『ダークナイト』に賞を贈りましょう。続編が良くなければ、いつでも取り消すことができます。

「最も驚くほど教育的」賞はウォーリーに贈られます。アイアンマンは原子力、核融合、電磁気学などに関する興味深いスピンオフの議論を数多く提供しますが、ウォーリーは漫画です。その点では評価せざるを得ません。

そして最後に、「最も正確な物理学」については、長い内省と迷いの末、受賞者は… 『2001年宇宙の旅』です。おい、なぜ私たちは60年代の映画にこだわるんだ？そろそろ次の話題に移るべきではないか？まあ、この映画は正確な映画科学の分野では依然としてトップクラスだ ― 少なくとも来年までは。それまではバルコニーは閉まっているぞ！

アダム・ワイナーは、『Don't Try This at Home! The Physics of Hollywood Movies』の著者です。