奥斯卡金像奖颁奖典礼即将到来，今年有三部影片获得了多个奥斯卡奖项提名，它们都符合我们“美国科学”杂志电影科学奖的评选标准。这些备受瞩目的提名影片包括2008年的大片《黑暗骑士》、《钢铁侠》和《机器人总动员》。这些影片都包裹着超级英雄/科幻的包装，或者运用了电脑图形技术，为我们这些对此感兴趣的人提供了探讨和分析好莱坞科学的绝佳切入点。
请记住，孩子们，这只是为了好玩。我们无意冒犯那些反复提醒我“这只是一部电影！”的人。我们保证不会肆无忌惮地鸡蛋里挑骨头，毕竟批评一部电脑动画电影《机器人总动员》的物理学是不是太傻了？所以，我们的计划是评估每部电影可以作为教育工具的方面。它们提出了哪些相关的科学概念？这些概念的呈现方式有多有趣？是否有特别生动或准确地展现了某些基本科学原理？我们的三部提名影片又展示了哪些好莱坞典型的误导？
首先，让我们介绍一下奖项
1) 大型预算好莱坞动作大片中最有趣的科学理念。
2) 最准确的物理学。
3) 最具（出乎意料的）教育意义。
4) 最佳男配角。
现在，在颁奖之前，让我们先来总结一下每部电影的亮点。准备好了吗？预备。开始！
黑暗骑士
在谈论科学之前，让我们先直说。最佳男配角奖得主是……希斯·莱杰。在他极其细腻、原创、迷人且引人入胜的表演中，已故的莱杰先生偷走了整部电影。他的表演绝对配得上奥斯卡最佳男配角奖。
至于科学方面，我们曾在本网站一篇备受争议的文章中讨论过一些“电影物理学”分析的应用场景。总的结论是，这些场景符合高强度动作/超级英雄类型的典型特征，并展示了好莱坞特有的夸张不真实。
然而，一个有趣的变通之处在于使用了真实的蝙蝠车原型进行拍摄。这些原型车是为了高性能而设计的，在许多特技场景中都得到了运用，而不是仅仅依靠计算机图形技术进行模拟。
此外，虽然指出《黑暗骑士》中有一些大爆炸场景是轻描淡写，但令人欣慰的是，汽车碰撞并不总是伴随着爆炸（电影中汽车碰撞的次数并不少）。
爆炸的汽车已经成为好莱坞一个相当陈腐的俗套。看看《碟中谍》系列电影或詹姆斯·邦德的电影。几乎每次汽车碰撞或被子弹击中时都会爆炸。久而久之就会让人厌烦。一辆汽车到底有多难爆炸？实际上非常难。需要汽油蒸气与液体在极小的范围内达到特定的比例——还需要火花。如果你认为子弹击中油箱就能引起爆炸，可以看看《流言终结者》。总之，至少在这一点上，《黑暗骑士》已经有所克制，值得祝贺。
影片剧情中融入的最有趣的科学应用，可以说是手机技术的运用。虽然将手机用作雷达成像设备（就像他们用来绘制劳先生办公室内部地图一样）会面临严重的技能挑战，但通过拦截手机信号进行窃听，以及即使在手机关机时也能远程激活其麦克风，这是可能的，事实上，联邦调查局已经将其用于监视目的。
钢铁侠
《钢铁侠》中有许多完全虚构但非常酷的高科技设备，这让它成为一部有趣的幻想电影。小罗伯特·唐尼饰演的托尼·斯塔克以其标志性的讽刺幽默感出演，虽然我们对那个现在已是老套的情节转折——“坏人不是普通的恐怖分子，而是（天哪！）邪恶的跨国公司（谁会想到啊？！”——不太感冒，但总的来说，它还是一部相当不错的娱乐小品。
但《钢铁侠》真正围绕的是能量（当然还有那套炫酷的盔甲）——他是如何产生的？我们想了解一下那个“方舟反应堆”技术。托尼自己告诉我们，他的初始战甲每秒产生3吉焦的能量。这相当不错，有趣的是，这大致与典型核电站核裂变反应产生的能量相当。我们可以想象他的战甲里肯定有某种核反应堆，虽然不知道他用什么作为燃料，而且希望他的反应堆有相当好的屏蔽，否则他所有的朋友都会得癌症。
他确实提到，在阿富汗的山洞里制造他的原型战甲时，他需要收集1.6克钯。有一些（合成的）放射性钯，但它们能“进行裂变”吗？铀会更好。除非……托尼已经掌握了“冷聚变”！？在十多年前一次完全无法重复的实验中，核聚变被认为在室温下发生（所谓的冷聚变），当重水（氢原子为氘）被放置在钯电极之间时。
也许托尼在那里有一个冷聚变反应堆。你看？无论是科学极客还是其他人，都有讨论的空间。
托尼的反应堆还使用少量能量来驱动植入他心脏的电磁铁。据告诉我们，这能阻止弹片进入。这是一个有趣的想法。然而，除非我们漏掉了什么，否则电磁铁可能会将弹片吸入，而不是阻止它。电磁铁会感应弹片产生磁极化，使其与磁场的方向对齐并被吸引，就像磁铁吸引一个最初未被极化的回形针一样。
其他一些值得思考的项目
牛顿第三定律的一个很好的例子。他们似乎用老式的火箭推进取代了漫画书中的“斥力”射线。当你将燃料从战甲中推出时，它会产生一个大小相等、方向相反的力作用在战甲上，将其向前推进。也许那个反应堆提供了足够的能量来完成这项工作。然而，有一个令人担忧的问题：为了产生足够的推力来像《钢铁侠》电影中那样长距离飞行，你必须喷射大量的物质。要现实地做到这一点，需要飞机大小的燃料箱。这会改变他战甲的外观。
《钢铁侠》的战甲可能还需要进行另一次改造。有好几次，我们看到托尼成为动作电影中常见的“急停”现象的受害者。注意他多少次以高速撞向地面或各种物体。在那些快速减速过程中，他会承受多大的力？请记住，托尼·斯塔克没有超能力。那些撞击应该是致命的。为了减小加速度，你需要增加撞击时间。影片中的幻觉是战甲保护了他。但实际上，除非它里面装满了大型安全气囊，那样的话，《钢铁侠》看起来应该更像米其林轮胎人，而不是我们熟悉和喜爱的那个光滑流线的超级英雄。
机器人总动员
最后，我们迎来了年度惊喜电影《机器人总动员》，这是一部动画片。在这部迷人的电影中，一个机器人被遗弃在地球上七百年，负责清理覆盖地球的人造垃圾堆。人类已经乘坐星际游轮离开了地球，等待着能够重新居住的日子。虽然这是一部动画片，你可能在想“这有什么意义？”但实际上，电影中有两三个地方非常适合进行科学讨论。
当一艘探测器来到地球探测生命迹象时，《机器人总动员》在爱上了那个充满魅力但脾气暴躁的小探测机器人伊娃后，搭上了顺风车进入太空。在一个令人难忘的机器人浪漫场景中，《机器人总动员》不仅用灭火器与伊娃跳了一段太空华尔兹，还为我们展示了牛顿三定律的一个绝佳演示。我没开玩笑。这个场景的美妙之处在于，物理学基本上是准确无误的。当《机器人总动员》启动灭火器时，他会向相反的方向加速（第二定律），与喷出的气体方向相反（第三定律），当他关闭灭火器时，他会继续以恒定的速度移动（第一定律）。如果你观看这个场景，你会清楚地看到，当灭火器喷射时，他的速度在变化，当灭火器不喷射时，他则以恒定的速度运动。非常出色。令人惊喜的细节。
人类已经在太空巡航舰上的微重力环境中生活了几代人。他们的肌肉萎缩，骨密度降低，以至于他们不得不乘坐小型自动化躺椅在轮椅上被搬动。他们也变得非常肥胖。正如我们从宇航员在空间站度过数周或数月期间的经历中所知，肌肉和骨骼萎缩是一个非常现实的问题。（不幸的是，电影中有许多场景与飞船上的微重力环境不符——但嘿，这只是部动画片！）
最后但同样重要的是，《机器人总动员》为我们提供了一个绝佳的机会，可以进行一些有趣且相关的数量级估算（也称为费米问题，以著名物理学家恩里科·费米命名，他喜欢这类估算）。
问题是这样的：《机器人总动员》需要清理覆盖一个大都市的垃圾，并将它们堆成（摩天大楼般大小的）堆。他可以将垃圾压缩成四英尺见方的立方体。他每收集和压缩一个立方体需要3到4秒。假设整个城市被5英尺深的垃圾覆盖，他需要多长时间才能将它们堆起来？在人类返回地球的700年内能完成吗？自己试试看，看看你能得出什么结果。这很有趣。能够对问题有一个大概的了解——能够做出合理的假设并得出一个合适的估计——对于科学家来说是一项极其宝贵的技能，而这类问题是磨练这项技能的好方法。
那么，在经过如此冗长的介绍之后，现在只剩下将剩余的奖项授予我们目前的提名者了。
关于“最有趣的科学理念等”，让我们将奖项颁给《黑暗骑士》，以表彰其对手机监视的挑衅性运用。如果续集不好，我们可以随时撤回。
关于“最具（出乎意料的）教育意义”，奖项授予《机器人总动员》。尽管《钢铁侠》允许就核能、聚变、电磁学等进行许多有趣的衍生性讨论，但《机器人总动员》是一部动画片。我们必须在这方面给予它一些肯定。
最后，关于“最准确的物理学”，经过深思熟虑和犹豫不决，奖项授予……《2001太空漫游》。嘿，我们为什么纠结于一部上世纪六十年代的电影？是时候向前看了吧？嗯，它在电影科学的准确性方面仍然处于领先地位——至少到明年。在那之前，阳台关闭！
亚当·韦纳是《别在家尝试！好莱坞电影的物理学》一书的作者。
