安提基特拉機械:樂高積木製成的日食預測機器

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


我們大多數人今年可能只想建造一個薑餅屋這樣簡單的東西。(滴答作響。)攝像師 John Pavlus 在 2010 年花費了大量時間編寫和拍攝一部關於蘋果工程師 Andy Carol 的影片,他用 1,500 塊樂高科技零件和 110 個齒輪設計並製造了一臺功能齊全的日食預測機器,這是一個古希臘裝置的複製品。

這太有趣了,我看了好幾遍由自然出版集團的影片部門(大眾科學是自然出版集團的一部分,Pavlus 過去曾為大眾科學工作——bazinga!)委託製作的影片,甚至沒有意識到我在迴圈播放。

但還有一些問題,以下是 Pavlus 的解答


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你為什麼製作這個影片?
亞當·盧瑟福——一位過去我曾與他合作製作自然雜誌影片的好朋友——大約一年前找到我,說他真的需要製作一部關於這個神奇裝置的精彩影片。他要求我設計幾個概念,他們最終選擇的概念靈感來自“分解圖”工程圖:簡潔、未來主義的線條、等距透視、懸浮在空中的機械零件。由於安迪·卡羅爾是一位完美的工程師,我認為這將是直觀地展示該裝置並幫助實際解釋它的完美方式!

就我而言,作為一名科學作家/電影製作人,多年來我一直對這個機械裝置著迷。我非常興奮能有機會了解這麼多關於它的資訊。

我真的希望視覺效果感覺真實,具有重量和紋理——而不是像 CGI 那樣抽象和虛假。這就是我選擇定格動畫的原因。我們還以“隔幀”方式(每秒 12 幀而不是 24 幀)拍攝了大部分動畫,以節省製作時間,同時也使其具有略微手工製作、斷斷續續的 DIY 外觀,這似乎與安迪自己的“駭客”工作方式相符。(《了不起的狐狸爸爸》《華萊士與格羅米特》也是以“隔幀”方式拍攝的)。

我還想在影片中突出物理過程。這就是為什麼它以原始外觀的實景拍攝作為開頭和結尾,展示了電影製作的“腳手架”——燈光、攝像機裝置等。我希望它看起來像是樂高裝置把我們拉入了一個不同的、更奇妙的世界,當我們越靠近它,就越能感受到。 

我覺得非常重要的是,在開始時讓裝置運轉起來,然後在它仍在執行計算時將其炸開/重新組裝。因此,動畫結束時的日食日期實際上是真實的、可靠的刻度盤位置,如果您只是手動搖動它而沒有發生神奇的動畫,機器就會停留在這些位置上。但這就是影片的“故事”,即跟蹤這種複雜的機械計算的路徑,因為它在機器的各個模組中蜿蜒曲折,最終停留在未來的日食日期。

Misha Klein,這位動畫師在拍攝時,每秒 12 幀,一次拍攝一幀,要保持所有內容清晰,花了不少時間……!但他對細節的關注令人難以置信,所以他成功了。

製作這部影片最棒的部分是什麼?
最棒的部分是我在俄勒岡州波特蘭的片場與米沙和安迪·卡羅爾進行的密切創意合作。在開始動畫製作之前,我們都在那裡待了一個星期——拍攝實景部分,並讓大家在視覺上達成一致。米沙是一位頂級的動畫師,他出於對科學的熱愛而參與這個專案,因此他為我的概念帶來了令人難以置信的專業經驗和創造力;而安迪在場為我們解決在嘗試弄清楚如何拍攝該死的裝置時出現的許多機械問題提供了不可或缺的建議。影片中一些最好的鏡頭,比如中間的“浮動支架”,是我們三個人集思廣益解決創意問題的成果,最終效果比我們任何一個人的想法都要酷。我之前沒有執導過動畫電影,米沙非常棒,他思想開放,樂於接受任何事物,從不直接說“不,我們做不到”。(好吧,有時他會說,但只有當我真的逼他的時候!)安迪的知識面非常廣——甚至在電影製作程式和視覺創意方面。他真的讓片場的所有人都驚歎不已。

製作這個裝置和影片花了多長時間?
安迪從零開始製造這個裝置大約花了 30 天。前期製作花費了很長時間——幾乎整個春季和夏季。我們在九月份在波特蘭拍攝了一個星期,然後我回到紐約,透過每日電話和電子郵件/影片更新指導動畫師的定格動畫工作大約一個半月。後期製作總共花了幾個星期。但從頭到尾,我們花了整個 2010 年。

那麼這個樂高積木製成的機械裝置真的可以預測下一次日食嗎?
當然。它可以精確到年、月、日和一天中的時間預測日食和月食,誤差在兩小時之內,可預測未來一到兩個世紀。除此之外,像彎曲和摩擦這樣的機械效應會導致齒輪計算的漂移,但如果不是精確的時間,它仍然精確到天。

這臺樂高機器未來將“住”在哪裡?
我想在安迪的車庫裡——和他其他的樂高復古電腦一樣!他今年早些時候確實把它帶到了谷歌的 SciFoo Camp,目前正在高中科學課堂上演示它。

最初的希臘機械裝置目前存放在哪裡?
我不知道。您需要查閱維基百科或《自然》雜誌。[所以我查了一下:它在雅典國家考古博物館。其他地方也有複製品。請查閱維基百科。]

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欲瞭解更多資訊,請檢視 Pavlus 的幕後部落格

在託尼·弗裡思的《大眾科學》文章“解碼古代計算機”中查詢關於安提基特拉的更多詳細資訊,該文章也出現在“2010 年最佳美國科學寫作”中。

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