Odborné informace. Online.

Věda ze stříbrného plátna se stává realitou

21. 3. 2015 - Jiří Kadleček

Článek přeložen a použit s laskavým svolením autora.

Ve filmech na vědecká témata, které sklidily ohlas na letošních Oscarech, objevíme poznatky, které mohou změnit sci-fi na realitu.

Pro řadu z nás bude letopočet 2015 rokem, v němž věda zanechala trvalý otisk ve filmovém průmyslu.

V podání Eddieho Redmayna jako profesora Stephena Hawkinga získala Teorie všeho (The Theory of Everything) řadu ocenění jak od americké tak britské Akademie filmového a televizního umění. Neméně dobře si vedl Kód Enigmy (The Imitation Game) o životě Alana Turinga.

Dílo režiséra Christophera Nolana a jeho trikového týmu setrvá dlouho v paměti, protože jejich výpravná sci-fi Interstellar posunula mezigalaktické vesmírné cestování hodně kupředu. Nelze také přehlédnout i jistý vědecký přínos tohoto snímku, vedoucí ke zveřejnění článku z pera tvůrců filmových efektů v předním časopisu Classical and Quantum Gravity.

Software použitý trikaři k vytvoření již kultovních záběrů, jako např. superhmotné černé díry Gargantua, vedl k novým pohledům na mocný ohyb světla v okolí černých děr a byl jedním z prvních případů, kdy natáčení nějakého filmu nakonec vedlo k novým objevům.

Jak technika rychle kráčí kupředu, každodenní praktické výsledky vědy začínají dohánět fikci z filmového plátna.

Teď mne vidíte, a teď ne…

Možná nejproročtější zázrak techniky je harry-potterovský neviditelný plášť. Pravidelně přitahuje pozornost médií ruku v ruce s pokrokem fyziky ve skryvání předmětů před elektromagnetickými vlnami.

Tradičně jsou metamateriály kandidátem na prostředek vedoucí světlo mimo samotný objekt – tak jako voda obtéká kámen – čímž se předmět stane neviditelným. Nicméně publikace v New Journal of Physics ukázala alternativu v podobě plasmonic cloaking a mantle cloaking. V obou případech spočívá role konkrétního materiálu v anulování rozptylu světla po odrazu elektromagnetických vln od předmětu.

Článek v Nanotechnology také ukázal, jak se může teplo využít k zahalení předmětů díky tzv. efektu faty morgany. V této práci autoři vysvětlují zahřátí uhlíkových nanotrubiček na vysoké teploty a následný vzrůst teploty i v jejich těsném okolí. Díky tomu se paprsky světla ohnou od objektu a učiní ho neviditelným.

Šplháme do výšek

Komiksový superman se stal základem moderní kinematografie. I když řada postav je obdařena reálně těžko uvěřitelnými vlastnostmi, o některých vědci soudí, že se s nimi jednoho dne setkáme.

V roce 2007 popsal prof. Nicola Pugno z Politecnico di Torino v časopisu Journal of Physics: Condensed Matter, jak by dres Spidermana mohl být skutečně vyroben utkáním miliónů uhlíkových nanotrubiček do vláken centimetrové tloušťky.

Prof. Pugna inspirovala tlapka gekona a spočítal, že osoba nazutá do bot a s rukavicemi z tohoto materiálu by mohla bezpečně spočinout na zdi a dokonce viset na stropě. Ukázal také, jak by jednotlivé prameny z uhlíkových nanotrubiček mohly být využity k vytvoření umělé pavoučí sítě a tím uživatele skutečně obdařit schopnostmi Spidermana.

Zatímco na funkční kombinézu Spidermana si ještě pár let počkáme, výzkumníci již teď vyrábějí vozidla inspirovaná přírodou. Jsou schopna šplhat po stěnách, tak jako náš robot-gekon popsaný ve Smart Materials and Structures.

Stroje přicházejí

Od C-3PO a R2-D2 z Hvězdných válek až po Wall-E (Vall-I) či Johny 5 (Číslo 5 žije) je robot nezbytnou součástí historie kinematografie. A není nad kultovnějšího a děsivějšího – Terminátora s Arnoldem Schwarzeneggerem…

Terminátor se vyznačoval schopností vypátrat lidi pomocí „infovize“. Tu zkoumal, ve zjednodušené podobě, mezinárodní tým v roce 2011. Výsledky publikovali v časopisu Smart Materials and Structures.

Vědci přišli s důkazním konceptem počítačových kontaktních čoček, které mohou promítat jednotlivé pixely do výhledu uživatele. Ukázali, jak lze zařízení snadno vložit do oka a soudí, že když bude čočka obsahovat stovky pixelů, bude moci uživatel snadno číst emaily a textové zprávy přímo před očima. A dokonce tyto čočky použít jako navigační systém, tak jak jsme to v Terminátorovi viděli.

Věda a technika velice pokročila i u robotických končetin pro osoby s amputacemi anebo těžkými fyzickými oslabeními.

S umělou končetinou jsme se poprvé setkali ve Hvězdných válkách v Epizodě V – Impérium vrací úder. Luke Skywalker dostal novou ruku poté, co mu jeho vlastní usekl Darth Vader. Od uvedení filmu v roce 1980 došlo k tak velkému pokroku, že dnes již skutečně může řada pacientů ovládat svou umělou ruku a dokázat s ní řadu úkonů.

Článek v Journal of Neural Engineering z r. 2014 popisuje ženu postiženou dlouhodobou kvadruplegií, která může ovládat robotickou ruku ve více než deseti stupních volnosti – a to pouze vyvoláním myšlenky. Pacientce to umožnilo uchopit a přemísťovat předměty, ale i plácnout si s druhým rukou a ukázat „palec nahoru“.

Tam kam kráčíme nepotřebujeme cesty…

Ve společném zkoumání vědy a filmu nesmí chybět cestování časem… Právě 2015 je rokem kdy Marty McFly cestoval Zpět do budoucnosti – ve druhém díle z roku 1989.

I když se hodně diskutuje, zda je vůbec cestování časem principiálně možné, rozhodli se němečtí vědci v roce 2013 vytvořit zrakové reprezentace objektů putujících časem. Umístili je do teoretického modelu našeho vesmíru – tzv. Gödelova vesmíru – který takové časopřesuny umožňuje.

V časopisu New Journal of Physics vysvětlují, že tento vesmír připouští existenci „uzavřených časupodobných křivek“ (CTC – closed time-like curve). Ty by umožnily „vyrazit na ohromující cestu do vlastní minulosti“. Vizualizace vytvořila podivné optické efekty, které lze shlédnout v původním článku.

Jsou na hony vzdálené bouráku DeLorean, stroji času, v němž Marty McFly a Doc Brown putují v Zpátky do budoucnosti II, a ukazují, že režiséři nezřídka potřebují trochu kreativity, aby přivedli vědecké teorie k životu na plátně.

Závěrečná scéna…

Jestli vám výše zmíněné vědecké práce dodaly chuť zavítat do kina, potom článek v New Journal of Physics pomůže odhadnout, které z nových filmů budou nejnavštěvovanější.

Na základě „co se povídá“ a pohledem na rozpočty na reklamu dokázali vědci přesně odhadnout tržby 25 různých filmů, vč. Šifry Mistra Leonarda, Pirátů z Karibiku – Na konci světa, Spidermana 3, Transformerů i Avatara.

Zapojte se do diskuse na twitteru: @IOPPublishing, tag #MovieScience.

Michael Bishop
Senior Press Officer
IOP Publishing, Bristol, Velká Británie
(michael.bishop@iop.org)