網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策
test-2021_Pansci_All_Top

0

0
0

文字

分享

0
0
0

當你懂《重甲機神》角色名字的由來,你的物理也會跟著變好呢!|重甲科不科?01話

PanSci
・2019/10/16 ・2940字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 568 ・九年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 文/施奇廷│東海大學應用物理系暨研究所 教授兼系主任

y編按:一日科宅,終生科宅。而身為終極科宅,只有科學家這個身份還不夠!當然要製作一部滿滿熱血的動畫啊!

而這麼科宅的計畫,泛科學怎能缺席!不只電影要看,更要讓我們一起來好好吐槽聊聊《重甲機神》裡的那些科學與不科學!這次就讓我們來看看,身為科宅,到底該怎麼幫角色取名字吧(無誤)XD

source: FlyingV 平台

當《重甲機神 Baryon》的企劃決定了之後,馬上就要開始為故事裡面的角色、機械、地點取名字了⋯⋯實際上並不是這樣。

一開始討論劇情大綱的時候,都還是以「主角機」、「男主」、「女主」、「男二」、「博士」、「基地」⋯⋯這種普通名詞來進行,因為要為這麼多人事地物取名字真的是一件很傷腦筋的事情啊!所以大家第一個動作都是先逃避現實。

不過真的開始進行製作之後,就無法迴避了。首先當然是「片名=超級機器人的名字」啦!既然我們走的是像「無敵鐵金剛」的「超級系」,而不是像「鋼彈」的「寫實系」路線,講究的當然就是「威力與氣勢」了!

而且因為是海洋及海底的故事,所以需要「厚重的裝甲」(耐壓殼)抵抗水壓;再來是「巨大機器人」這種意象,影射了「人依照自己的形象創造了機械神」,「人憑藉著科技的力量逆天行事」的意涵,所以是「有著厚重裝甲的機械之神」,因此「重甲機神」這個名字就浮現了!

test-2021_Pansci_All_inread_p4

當然啦,我們也不會否認是向「超獸機神」、「魔裝機神」這些名作致敬啦!

能「變形合體」是阿宅的終極夢想:Baryon 的命名由來

決定了中文名字之後,接下來就是英文了。「巨大機器人魂」發作完,當然就輪到「物理魂」爆發了,既然有「重」這個字,當然就是用「Baryon」(重子)囉!

物理學是研究「物質的基本組成」與「物質之間的交互作用」的科學,目前的物理學已經知道的基本粒子包括「夸克」、「輕子」、「規範玻色子」與「希格斯玻色子」這幾個種類。

我們日常看到的各種物質,都是由原子組成的,原子又由電子(輕子的一種)以及質子、中子所構成的原子核組成,質子與中子都是有三個夸克透過「膠子」(一種規範玻色子)傳遞的強交互作用力「黏」在一起。

test-2021_Pansci_All_inread_p8

凡是由三個夸克結合而成的粒子都是「重子」。重子的質量比輕子大很多(看名字就知道),也就是說,我們目前看到的大部分的物質,質量幾乎都來自重子。

組成質子與中子的 up 跟 down 是第一代;第二代則是 charm 與 strange;第三代 bottom 與 top,它們一度被部分人稱為 beauty 跟 truth。圖/wikipedia

其實會用「Baryon」這個名字還有一個原因,「無敵鐵金剛」固然經典,但是講到超級機器人,能夠「變形合體」,才是阿宅們究極的夢想啊!所以重甲機神一開始的設定是「三機合體」的機器人,這三部合體前的機械就稱為「真夸克」(Truth)、「魅夸克」(Charm),以及「奇夸克」(Strange),分別由男、女主角以及第二男主角駕駛。

目前夸克一共有六種,分成三代。組成質子與中子的 up 跟 down 是第一代;第二代則是 charm 與 strange;第三代 bottom 與 top,它們一度被部分人稱為 beauty 跟 truth,不過可能大部分的物理學家覺得這兩個名字太過浮誇,所以採用了比較平實的名字。

但是我們要用的話,當然要用浮誇版的「Truth」啦!至於女主角本來應該用相對於「Truth」,同一代的「Beauty」,不過比較起來「Charm」似乎在語感上更勝一籌,所以在懂得粒子物理的人眼中,採用「Charm」的女主角跟採用同屬第二代的「Strange」夸克的第二男主角反而被「送作堆」了。

test-2021_Pansci_All_inread_p12

考慮我們的觀眾群中,粒子物理專家應該不多(吧?),所以還是以「語感」作為命名的優先考量。

包辦陸、海、空:男女主角命名由來

然後三個主要角色的名字,以海為家,因劇情需要經常得怒吼的男主角就叫「雷鳴海」。

男主角雷鳴海。

身為偶像歌手,擁有天籟歌聲的女主角則是「苗天音」。

女主角苗天音。

第二男主角是個「出生於英國的前美國空軍飛行員」,加上要向「蓋特機器人」的「陸、海、空」三機合體致敬,所以就把「全世界試飛過最多飛機、在航空母艦起降最多次的世界紀錄保持人,英國傳奇飛行員 Eric Brown」加上英國的名門飛機製造商「Westland Aircraft」合起來,叫做「Eric Westland」好了!

第二男主角 Eric Westland。

附帶一提,Westland 出品最有名的是活躍於 1950 年代的泛用艦載攻擊機「Wyvern」(飛龍),這個代號也使用於押井守導演的名作「機動警察」電影版第二集中,「疑似叛變」的日本空軍 F-16J 戰鬥機,所以本片出現的 F-35 戰機,自然就是叫做「Wyvern」囉!

不過雖然機器人以及主角的名字想了這麼多,可是很不幸的,「三機合體」這個設定被取消了,因為這會讓作畫複雜度與製作成本大幅增加,只好忍痛放棄!

不只如此,一開始「由各種物理研究儀器拼裝而成的機器人」也因為機械設定與作畫的難度太高而做罷,改成探勘海底資源的作業機器人「重甲機兵」以及對抗侵略者的戰鬥用超級機器人「重甲機神」,不管哪一個,都是「一開始就是個機器人的機器人」!

再會了!我們的「物理儀器拼裝機器人」!

還好至少「重甲機神 Baryon」這個名字就這樣定下來了,三個主角也沒有特別要改名的理由,維持「陸海空」三人組。

創造重甲機神的博士:命名「司空」、「弦」來自「物理語感」

接著是兩位物理系老師的代言人,製造出重甲機神的瘋狂博士,取名為「司空弦」!「司空」字面上可以引申解釋成「掌管宇宙的物理定律」之意,「弦」則是影射目前試圖統一解釋所有物理現象的「弦論」(string theory),當然,本片中並沒有碰觸到任何跟弦論有關的物理學,純粹只是「語感」很物理!

另一方面,阿宅們大概也猜得到,是在向「無敵鐵金剛」中的「光子力研究所」所長「弓弦之助」致敬。

瘋狂博士司空弦。

最後是重甲機神的家,為人類開拓海洋新邊境的海底都市。決定這個海底基地的名字花的時間連一秒鐘都不到就達成共識,當然是叫「鸚鵡螺」啦!鸚鵡螺是存活在地球上已經數億年,有「活化石」之稱,是古生物學家與演化學家眼中的寶物。

因此,法國科幻小說先驅凡爾納,在他的經典名著「海底兩萬哩」中的超先進潛艇,就命名為「鸚鵡螺號」。之後美國海軍第一艘服役的核子潛艦,也以此命名。目前在太平洋巴布亞新幾內亞海域水面下 1600 公尺,執行人類第一個深海採礦計畫「Solwara 1」的公司,名字就叫做「鸚鵡螺礦業」……

海底都市「鸚鵡螺」的設計圖。

嫌老氣又誇張?這種文字的魔力中二中年才懂得

在創作的過程中,「命名」其實是一個相當奇妙的作業。「名字」只是一個代號,不管名字怎麼取,故事都不會改變,但是「語感」還是有可能會微妙的影響閱聽者看這個故事時的感受,這就是文字的魔力吧!

此外,趁著為角色命名時,可以任意加入自己的各種惡趣味與執念,也算是創作者的特權。至於本片陸續公開情報之後,不時有聽到這樣的抱怨:「雷鳴海、司空弦什麼的,也太老氣又誇張了吧!」由於創作者是幾個中二中年,想出來的名字會有這種感覺也是剛好而已,還請各位多多包涵啊!

文章難易度
Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試

1

0
0

文字

分享

1
0
0
電影中的科學
Rock Sun
・2021/04/08 ・71字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

光劍打蚊子效果卓越,真心不騙!

所有討論 1
Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
Rock Sun
56 篇文章 ・ 3 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者

0

0
0

文字

分享

0
0
0
超巨大機器人科學嗎?那我們來說說《重甲機神》到底有多重|重甲科不科?04
PanSci
・2019/11/26 ・2260字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

大家有沒有想過,為什麼我們人類的身高,大致上就是一公尺多到兩公尺,體重就是幾十到百來公斤?在各種神話、傳說、科幻、奇幻故事裡面,以同樣比例與型態巨大化或微小化的人類,有可能存在嗎?

像「重甲機神Baryon」這樣的巨大人形機器人的設定,合乎物理學嗎?

這個問題早在四百多年前,有「現代科學之父」的物理大師伽利略就已經在他的「兩個新科學之間的對話」(Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences)中討論過。

test-2021_Pansci_All_inread_p4

伽利略以及其著作「兩個新科學的對話」。圖/維基百科

簡單的說,當動物等比例放大時,若「長度」(如身長)增加為10倍,則體積會變成10的三次方,也就是1000倍,由於構成身體的成分大致不變,密度應該相同,所以體重也會變成1000倍。

然而動物是以骨骼與肌肉來支撐自身的體重,最主要的是大腿骨。骨骼的支撐力又與其截面積成正比,長度增加10倍,骨骼截面積乃至於支撐力將只會增加100倍,結論是如果是「等比例放大」的話,動物的身體強度將無法支撐自身的體重,所以我們看到現存體型較巨大的動物,如大象,骨骼變粗的程度必須大於變長的程度,也就是大型動物的體型比例會比較「粗、短」,這種現象稱為「異速生長」(allometry)。

體重可達數噸的大象(左)與體重約三公斤斑尾虎鼬(右)的骨骼,型態上有不少相似之處,但是比例上大象的骨骼(尤其是大腿骨)必須比鼬鼠粗壯很多,不能以等比例放大。

test-2021_Pansci_All_inread_p8

所以如果人要變成「巨人」,身體的比例與構造又不變的話,是會被多出來的體重壓垮的,硬要「變身」的話,有兩個選擇,一個是要變成矮胖體型,增加各種身體構造的截面積,另一個就是像「進擊的巨人」裡面的50公尺的超大巨人一樣,密度極低,所以體重沒有以身高的三次方成長,不會還沒去爬牆就先自己把自己給壓垮了。

生物的世界中大體上要符合上述的「平方、立方法則」,不過純粹是「人造物」的巨大機器人又是如何呢?讓我們先來看看「先聖先賢」們的例子。首先當然就是從「人類坐在體內駕駛的巨大機器人」的老祖宗「無敵鐵金剛」開始囉!

指揮艇——組合。圖/imdb

無敵鐵金剛的身高18公尺,大約是一個相當高大的成年人的十倍,先假設這個人體重80公斤好了。因為鐵金剛是「人形」機器人,所以就當它是個等比例放大十倍的人類,體積就是人類的1000倍,如果鐵金剛是跟人類一樣的血肉之軀的話,體重就會是80公噸。無敵鐵金剛有「黑鋼之城」的鋼鐵軀體,應該比人類重吧!

test-2021_Pansci_All_inread_p12

剛好相反,根據官方設定資料,鐵金剛的體重只有20公噸,換算成密度(每單位體積的質量),只有人體的1/4,人體與水密度相仿(1 g/cm3),所以把人丟進水裡會是「載浮載沈」,這麼一算,無敵鐵金剛的密度只有0.25 g/cm3,跟軟木塞差不多,以後乾脆改稱「無敵軟木塞金剛」好了!

當然材質輕盈也有很多好處,動作可以比較靈活快速,不過根據物理學中的碰撞理論,它的招牌攻擊絕招「金剛飛拳」,或是直接用身體衝撞,就會因為質量不足而威力大打折扣了!

算完密度,軟木塞危機在心中揮之不去。圖/imdb

如果看近一點的作品,而且是跟重甲機神一樣在水中戰鬥的巨大機器人,那當然非《環太平洋》中的「吉普賽危機」(Gipsy Danger)莫屬了。

吉普賽危機身高79公尺,體重1980公噸,一算密度,0.29 g/cm3 挖咧又是個軟木塞!這些做巨大機器人作品的人,是有多愛軟木塞啊!密度這麼低要怎麼沈入海底戰鬥呢?這就要有模仿潛水艇的機制了,機體內部必須有71% 以上的體積是「空的」,可以注入海水,就能讓整體密度高於水而下沈了。

為了避免重甲機神變成另外一個軟木塞,我們在決定了身高是80公尺之後,不是先訂體重,而是先決定密度。最佳的參考對象,當然就是現役的潛水艇了。

既然有前車之鑑,我們決定把最佳的參考對象改為潛水艇。

以美國的「俄亥俄級」核子潛艦來說,全長170公尺,潛航深度240公尺,水上排水量為16,764噸,潛航排水量為18,750噸。由物理學中的浮力原理「潛航潛艦所受浮力=潛艦體積×海水密度(1.03 g/cm3)」可知,潛艦的總體積約為18204立方公尺。另一方面,「浮於水面上之潛艦所受浮力=潛艦本體重量」,即為16,764噸,所以俄亥俄級潛艦的密度為0.92 g/cm3。以此為參考基準,我們將重甲機神密度訂為0.92 g/cm3

俄亥俄級核子潛艦的初號機「俄亥俄號」,可搭載24枚「三叉戟I型」彈道飛彈,每顆飛彈可以攜帶6個核彈頭,可說是毀滅性的武器,也因此成為冷戰時期為背景的軍事電影中的常客,例如東尼‧史考特導演,丹佐‧華盛頓主演的《赤色風暴》(Crimson Tide, 1995)與詹姆斯‧卡麥隆執導,艾德‧哈里斯主演的《無底洞》(Abyss, 1989)都有登場。

又高又帥的重甲機神Baryon,身高80公尺,體重達6500公噸,這次不會變成軟木塞了喔!

我們還是以一個身高180公分,體重80公斤的人放大來看,由於人體密度大約與水相等,所以此人的體積為80公升。重甲機神身高80公尺,為人類的44.4倍,體積為44.4的三次方,也就是8萬8千多倍,約為7000立方公尺,乘上密度0.92 g/cm3,故體重為6500公噸,內部的空間至少要能注水超過500公噸,就能讓密度比水還高而往下沈。

透過注水量的調節,就可以讓重甲機神自由自在的浮出水面或沈入海底了。當然,在機械的設計上就要有相關的「注水—排水」裝置,變得更複雜了,以後如果要公布內部構造的設定圖的話,設計師可要多花一番腦筋囉!

Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試

0

0
0

文字

分享

0
0
0
如果你擁有「比尋常人敏感萬倍」的絕對聽覺能力,會是怎樣的感覺?|重甲科不科?03
PanSci
・2019/11/11 ・2607字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

TAAi 2020 25th 人工智慧研討會

  • 文/許經夌(ZERO)│中原大學物理學系暨研究所教授

《重甲機神》的故事中除了「巨大機器人」這個要素之外,還有一個動漫畫迷一定也不陌生的要素:「偶像歌星」!我們的女主角「天音」就是一個號稱有「絕對聽覺」能力的實力派偶像歌星。

《重甲機神:神降臨》的女主角、擁有「絕對聽覺」的天音。 圖 / 威視電影提供

把「機器人」和「偶像歌星」結合起來,一方面是向動畫名作《超時空要塞》致敬,而另一方面也有科學上要用來「自圓其說」的理由:

test-2021_Pansci_All_inread_p4

《重甲機神》是個發生在台灣周遭海域的故事,在海洋中探索和戰鬥,當然需要用到大家都知道的「聲納」。

聲納最重要的就是「聽音」的部分,女主角既然是實力派歌星,耳力想必相當不錯,所以就在「陰錯陽差、因緣際會」的情形下,搭上了機器人,擔任聽音的工作,這也是很合理的事。(當然我們也不否認,這是製作群因為想放個偶像歌星在故事裡,所想出來的藉口,哈哈。)

為了強調女主角的聽音能力,故事中還說她具有「絕對聽覺」能力,英文叫做 Absolute Sound Sensation,這是什麼東西呢?

其實,真實世界沒這種東西!這完全是科幻上的想像!(真實世界有所謂的「絕對音感」,不過那是另一回事的東西,我們就先不談。)

且慢,且慢把你手上手機或滑鼠丟過來抗議。圖/pixabay

test-2021_Pansci_All_inread_p8

科幻故事的趣味之一,就是在科學的基礎上,把真實事物加以誇張想像,讓我們可以得到知性上的樂趣,也對科學的美好有更多體會,不是嗎?所以我們就來從科學角度出發,研究一下,具有「絕對聽覺」能力會是怎麼樣的感覺。

故事中的台詞是這麼寫的:「你的絕對聽覺,比尋常人敏感萬倍。」

「比尋常人敏感萬倍?」等一下,這還得了,這個會死人的吧?你一定會想這樣子吐槽吧。

不久之前,因為有ACG作品中出現了「感度 3000 倍」這個誇張的設定,於是一時瘋傳,甚至還變成登上了日本 Twitter 趨勢排行的流行梗。

大家紛紛發表對「感度 3000 倍」的感言:「這個要是有蛀牙就會想死了吧?」、「這個搔癢一下腳底就會感覺像是踩到樂高積木吧?」、「旁邊的人放個屁就會感覺像是進了毒氣室吧?」……

test-2021_Pansci_All_inread_p12

好了,這下不止3000倍,還是「敏感萬倍」,我們《重甲機神》的女主角一登場就要「升天」了吧?其實沒有這麼「悲觀」啦,這在科學上是要看這個「敏感萬倍」是怎麼定義的。

圖/wikipedia

在19世紀中葉,德國萊比錫大學的物理學教授古斯塔夫·費希納(Gustav Fechner)研究了人類「心理感覺」和「物理刺激」之間的關係,出版了《心理物理學綱要》(Elemente der Psychophysik)一書,為「心理物理學」(Psychophysics)這門學科奠定了基礎。

簡單的說,費希納教授發現人類的「心理感覺」和「物理刺激」是成一個對數關係,可以寫成下面的公式,現在我們叫它「費希納定律」:

\( S= k \log I \)

式中的S正比於「心理感覺強度」,I正比於「物理刺激強度」,k則是一個比例常數。大致上我們可以這樣講,把「物理刺激強度」取了對數之後,才會對應到「心理感覺強度」。

而「取對數」是一個非常有趣的數學過程,它可以把很大的數值範圍「壓縮」到很小的數值範圍,例如一到一億(1 = 100 ~ 100000000 = 108)是一個很大的範圍,取了以10為底的對數之後,就為變成從0到8的小範圍。

就演化的觀點而言,人的「感覺強度」之所以要和外來「刺激強度」成對數關係,其目的就是要盡量把外界「數值變化範圍很廣大的物理刺激」變成「人體可以接受的心理感覺」,也就是說,人類要一方面可以感覺到情人溫柔的撫摸(微小的物理刺激),一方面又要可以承受強烈的巴掌攻擊(巨大的物理刺激),而不至於「感覺爆表」,導致昏了過去。(如果「心理感覺」和「物理刺激強度」成正比,就可能會有這種悲慘結果。)

現在我們常用「分貝」(decibel,可簡寫為dB)當作音量(loudness)的單位,在醫學的聽力檢查標準或是環保署的噪音管制標準上都可以看到,其原因就是「分貝」的數值大小非常適合拿來對應我們聽覺上的「心理感覺強度」。

下面這條公式就顯示了聲學上的「分貝值」β與「物理刺激強度」I之間的關係:

\( \beta = 10\log\frac{\mathrm{I} }{\mathrm{I_{0}} }\)

不意外的,它就是個對數關係。公式中的I代表了物理上的「聲音強度」(sound intensity),也就是每單位面積所傳送的聲音功率,其單位可以是W/m2(瓦特/平方公尺)。

有趣的是,公式中還有個I0,它代表的是「聽覺閾值」(hearing threshold),也就是「可以被聽見的最小聲音強度」,對一般人類而言,這個值的大小是10-12 W/m2

所以當聲音強度小於10-12 W/m2的時候,音量(聲音感覺)是小於0分貝,我們是聽不到聲音的。當聲音強度開始大於10-12 W/m2,我們就可以逐漸聽到聲音。每當聲音強度變為原來的10倍,音量就增加10分貝。


現在我們就可以來想像一下,《重甲機神》的女主角天音「比尋常人敏感萬倍」的「絕對聽覺」是什麼感覺了。

這個「敏感萬倍」指的當然不是她聽到的音量(聲音感覺)被放大萬倍,否則她大概在故事一開始就掛了,戲也演不下去了……我們應該這樣想像:這個「敏感萬倍」指的是她「可以聽見的最小聲音強度」是一般人的萬分之一,也就是聽覺閾值I0降到了10-16 W/m2,所以她有機會聽見一般人聽不到的聲音,。

如果回到剛才的分貝值公式計算一下,就會發現,天音的這個能力相當於把聽到的聲音提高了40分貝,所以她可是過著相當「刺激」的生活。我們就參考環保局網頁(註一)的噪音分貝對照表來比喻一下好了。

  • 在一般人的耳中,相當微弱的樹葉沙沙摩擦聲(20分貝),在天音耳裡,就像是人們平時交談時的聲音(60分貝)一樣的清晰。
  • 對一般人來說,相當安靜的辦公室(50分貝),對於天音來說,就像是充斥著的吵人的狗叫聲(90分貝)。
  • 一般人在路邊聽到的車輛交通聲(80分貝),天音聽起來,就像是工地用的打樁機(120分貝)一般的吵雜。

這麼一想像,應該還是會覺得,這樣的生活蠻令人想死的吧?所以啦,在《重甲機神》的故事中,天音必須要盡量戴著「防噪耳機」,因為這可是關係到我們女主角的「身心健康」啊。

天音最好還是都帶著防噪耳機吧!

註釋

  1. 噪音管制對照表
Ad manager Post Bottom code
[集雅]廣告測試
PanSci
622 篇文章 ・ 1 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。