Świetna analiza Avatara Jarosława Chrostowskiego (od strony fizyki) w Polityce 2 lutego 2010 pt. Oszukany Awatar. Polecam sam sobie :)
A poniżej goły tekst (ciekawe foto nie weszło) do poduszki z tejże stronki Polityki.
Najbardziej dochodowy film w historii oczami fizyka. Czy przedstawiony w "Awatarze" świat istnieje naprawdę?
Ziemski statek kosmiczny w pobliżu Pandory, księżyca gazowego olbrzyma. Zawieszone w eterycznej atmosferze skalne bryły, podniebne wodospady, morza falujące w obniżonej grawitacji. Ten krótki opis nie odnosi się, wbrew pozorom, do świata wykreowanego w filmie „Awatar”. Żadne ze zdań nie jest fikcją.
W ciągu miesiąca „Awatar” stał się najbardziej dochodowym filmem w historii. Widzom nie przeszkadza wielokrotnie opowiadana, przewidywalna fabuła. Jej prostota jest wręcz ułatwieniem – pozwala koncentrować się na percepcji efektownego, obcego świata. Wyłączamy umysł, dajemy się prowadzić emocjom i... często nie zauważamy ukrytej strony filmu, widocznej dopiero wtedy, gdy spojrzymy nań okiem nauki. Wówczas okazuje się, że tam, gdzie „Awatar” wydaje się fikcyjny, taki nie jest, tam zaś, gdzie wykreowaną wizję odbieramy jako bardzo naturalną, mamy do czynienia z mało prawdopodobną fantazją.
Pandora, miejsce akcji „Awatara”, istnieje naprawdę i krąży wokół gazowego olbrzyma. Ten jednak nie jest planetą Alfy Centauri A, lecz Słońca. Prawdziwą Pandorę znajdziemy niedaleko – to jeden z maleńkich księżyców Saturna, nieforemna bryła o rozmiarach ok. 80 km. W kontekście filmu ciekawostką jest fakt, że Pandora należy do nielicznych drobnych obiektów, który dzięki sondzie Cassini doczekał się zdjęcia 3D (czerwono-niebieski anaglif można obejrzeć tutaj).
Świat z układu... Saturna
Rzeczywista Pandora należy do księżyców-pasterzy, skalistych brył, których wątła grawitacja rzeźbi pobliskie pierścienie Saturna. Składają się one z miliardów lodowych okruchów, rozmiarami nieprzekraczających 10 m (zdarzają się jednak struktury 100-, a nawet 400-metrowe). Ponieważ różnice w prędkościach orbitalnych bliskich sobie drobin są niewielkie, obserwator przy którymś odłamku widziałby wokół tysiące brył zawieszonych w przestrzeni, widok niewiele ustępujący górom Hallelujah filmowej Pandory. Porównanie tym bliższe, że pierścienie Saturna mają nawet własną (choć niezwykle rzadką) atmosferę z cząsteczkowego tlenu.
Sekwencja czarno-białych zdjęć wykonanych przez sondę Cassini podczas zbliżania się do gejzerów Enceladusa, księżyca Saturna. Sięgające kosmosu fontanny rozproszonej wody układają się wzdłuż czterech długich ryftów tektonicznych, noszących nazwy (od lewej) Alexandria, Cairo, Baghdad i Damascus sulci. Przelot nastąpił 21 listopada 2009 roku, zdjęcia wykonano z odległości ok. 10 tys. km. Fot NASA/JPL/Space Science Institute
Bliskim sąsiadem pierścieni jest Enceladus. Mimo małych rozmiarów (ok. 500 km średnicy) to obiekt aktywny geologicznie, co zawdzięcza grawitacyjnemu oddziaływaniu sąsiada, księżyca Dione. Poddawana naprężeniom powierzchnia Enceladusa przesuwa się, a powstające ciepło utrzymuje w stanie płynnym olbrzymi podziemny ocean. Przy południowym biegunie Enceladusa znajdziemy Tygrysie Pasy – cztery długie, niemal równoległe ryfty tektoniczne, z których tryskają strugi oceanicznej wody. Słaba grawitacja sprawia, że gejzery sięgają kosmosu. Gdy sonda Cassini wykonała niski przelot nad tym rejonem, krótki film pokazujący zbliżanie się do gigantycznych fontann wody wywołał furorę w internecie. Co prawda przedstawiał gejzery bijące z dołu do góry, ale w kosmosie wystarczy obrócić sondę, aby uzyskać efekt niewiele ustępujący podniebnym wodospadom z „Awatara”.
Kolejny element filmowej Pandory – morza falujące w niskiej grawitacji – też jest w układzie Saturna, na jego największym księżycu, Tytanie. W gęstej, pomarańczowej atmosferze księżyca nie woda, lecz węglowodory formują chmury, z których w okolicach biegunów, w siedmiokrotnie słabszej od ziemskiej grawitacji, sączą się deszcze. Za pomocą radaru na Tytanie zaobserwowano koryta i delty rzek, uchodzące do jezior. Przy północnym biegunie odkryto całe pojezierza, a nawet kilka zbiorników o rozmiarach ziemskich mórz. W grudniu sensację wzbudziło zaś zdjęcie w podczerwieni (atmosfera Tytana w świetle widzialnym jest nieprzezroczysta). Ukazuje ono odblask słoneczny w powierzchni jednego z jezior w pobliżu południowych wybrzeży wielkiego Morza Krakena. Z powodu niskiej temperatury (-180 ºC), zbiorniki te zamiast wody zawierają ciekły metan i etan, substancje o zapachu dalekim od kojarzącego się z kwiecistą dżunglą. Gęsta atmosfera i niewielkie różnice temperatur powodują, że wiatry przy powierzchni Tytana są słabe. Nie ma szans na spektakularne fale pokazane w „Awatarze”.
Odblask słoneczny na Tytanie, sfotografowany przez sondę Cassini w podczerwieni (atmosfera księżyca jest nieprzezroczysta w świetle widzialnym). Słońce odbija się w powierzchni jeziora u południowych wybrzeży Morza Krakena. Po prawej: podobny odblask w ziemskich zbiornikach wodnych uchwyciła sonda Rosetta. Pojezierza i morza Tytana, znajdujące się w okolicach północnego bieguna księżyca, można zobaczyć tutaj. Fot. NASA / JPL / University of Arizona / DLR
Obce planety, obce księżyce
Czy Polyphemus, filmowy gazowy olbrzym i „właściciel” Pandory, ma szansę istnieć? Dotychczas udało się odkryć ponad 420 planet pozasłonecznych. Większość z nich to gazowe olbrzymy o masach znacznie przekraczających jowiszową. Wiele z nich porusza się po ekstremalnych orbitach, bardzo wydłużonych lub niezwykle blisko swych słońc. Statystyka wskazuje jednak, że około 15% obcych układów przypomina nasz: gazowe olbrzymy krążą daleko od centralnej gwiazdy – jak Polyphemus.
Mimo odkrycia wielu planet pozasłonecznych, nie znamy ich księżyców. Przypuszczamy, że księżyce te uda się zaobserwować przynajmniej dla planet co pewien czas przysłaniających swą gwiazdę (okrążający planetę księżyc nieznacznie zmieniałby długość zaćmienia, wpływałby także na jej ruch). Detekcja będzie trudna, lecz staje się możliwa w już działających obserwatoriach kosmicznych, jak wystrzelona w 2009 r. sonda Kepler.
Czy na księżycach obcych planet mogłoby istnieć życie? Przez analogię do naszego kosmicznego podwórka należy odpowiedzieć: tak. W Układzie Słonecznym oprócz Ziemi mamy aż cztery ciała niebieskie, na których szukamy śladów (prymitywnego) życia. W tym gronie tylko Mars jest pełnoprawną planetą, pozostałe trzy globy to księżyce gazowych olbrzymów: Europa – Jowisza, Enceladus i Tytan – Saturna. Trudno sądzić, żeby w obcych układach planetarnych sytuacja była znacząco inna.
W Układzie Słonecznym życie poza Ziemią może się tlić na Marsie, Europie (księżyc Jowisza) oraz Tytanie i Enceladusie (księżycach Saturna). Małe zielone kulki przy każdym globie symbolizują całkowitą objętość środowiska, w którym panują warunki fizyczne umożliwiające przeżycie większości ziemskich mikroorganizmów. Zaskakujący jest fakt, że gdy weźmiemy pod uwagę procentowe rozmiary potencjalnej biosfery w odniesieniu do całego globu, Enceladus jest obiektem o większym potencjale od Ziemi.
Astronomia klimatu
Czas na filmowe nieprawdopodobieństwa, a tych jest sporo. Przykład? Urzekająca pięknem dżungla. Problem nie w tym, że nie znamy obcych planet z roślinnością – bo zapewne kiedyś i takie uda się znaleźć – lecz w układzie gwiezdnym Pandory. Akcja „Awatara” rozgrywa się w systemie Alfa Centauri. Składa się on z dwóch dość podobnych Słońcu gwiazd, oznaczanych A i B. Być może do układu należy trzeci składnik, czerwony karzeł Proxima Centauri, prawdopodobnie jest on jednak przypadkowym gościem. Gwiazdy A i B okrążają się w specyficzny sposób: gdy są najbliżej siebie, odległość między nimi odpowiada tej między Słońcem a Saturnem, gdy najdalej, dystans jest równy dzielącemu Słońce i Neptuna. Okres obiegu gwiazd wokół wspólnego środka masy to ok. 80 lat, a kształt orbit powoduje, że blisko siebie przebywają krótko. Filmowa Pandora byłaby więc co 60-70 lat poddawana wyraźnemu wzrostowi temperatury, prawdopodobnie o kilkanaście-kilkadziesiąt stopni. Trudno sobie wyobrazić, aby bogata w życie i wrażliwa na warunki klimatyczne dżungla przetrwała tak nagłą, trwającą lata zmianę. Drugi wariant – liczone w dziesięcioleciach zimy z kilkuletnim okresem ciepłym – jest jeszcze mniej przyjazny. James Cameron, były student fizyki, wybierając Alfę Centauri A dla planety z księżycem o obfitej dżungli nie popisał się znajomością astronomii.
Prawdziwy świat rozciągany grawitacyjnymi siłami pływowymi przypomina nie rajską dżunglę, lecz piekło. Zdjęcie wykonane przez sondę Galileo przedstawia wybuch zachodzący w gigantycznym ciągu wulkanicznych kalder Tvashtar Catena na Io, księżycu Jowisza. Tutaj kartografia nie ma prawa istnieć – krajobraz zmienia się w znacznym stopniu po upływie zaledwie kilku lat. Fot. NASA/JPL
Na niebie Pandory widać gazowego olbrzyma z księżycami. Duże rozmiary kątowe planety i księżyców sugerują, że Pandora jest narażona na potężne pływy grawitacyjne. Efekty takich oddziaływań obserwujemy wśród księżyców gazowych gigantów Słońca. Ekstremalnym przypadkiem jest jowiszowy Io, rozgrzany pływami tak bardzo, że przypomina kulę lawy. Stabilny, sprzyjający bujnej biosferze klimat Pandory wydaje się więc skrajnie mało prawdopodobny.
Zabawy z grawitacją
Analizę „Awatara” od strony fizyki warto zakończyć wśród lewitujących gór Hallelujah. Góry te są jakoby wysokotemperaturowymi nadprzewodnikami i unoszą się w silnym polu magnetycznym. Zjawisko takie, spowodowane efektem Meissnera, rzeczywiście występuje, można je zobaczyć na pokazach popularnonaukowych: drobiny nadprzewodników wiszą nad magnesem. W filmie unoszą się jednak nie okruchy, a gigantyczne skały – i to na ogromnych wysokościach. Pole magnetyczne zdolne do takich wyczynów musi być niewyobrażalnie wielkie. Dość powiedzieć, że aby wywołać lewitację małych zwierząt (żaby, myszy), naukowcy użyli pola magnetycznego 300 tys. razy silniejszego od ziemskiego. We Wszechświecie nie ma fizycznego mechanizmu, który pozwalałby księżycowi wytworzyć pole magnetyczne zdolne unosić skały.
Dla zabawy przyjmijmy na chwilę filmowe uzasadnienie lewitacji. Jakie będą konsekwencje? Góry Hallelujah wyglądają na stabilne, nie kołyszą się i nie wirują, zachowują na tyle stałe odległości, że poszczególne bryły zostały połączone trwałymi lianami. Skąd ta stabilność na księżycu narażonym na pływy grawitacyjne, w warunkach zmieniającego się pola magnetycznego? Dlaczego tak potężne pole magnetyczne nie przyciąga żelastwa, z uwielbieniem zwożonego przez Ziemian? Dlaczego działają mechy, latają pionowzloty – obiekty wyraźnie metalowe? Dlaczego nierealnie gigantyczne pole magnetyczne nie jest niebezpieczne dla ludzi?
Nie tylko nadprzewodniki potrafią lewitować. W dostatecznie silnym polu magnetycznym mogą się unosić przedmioty wykonane z praktycznie wszystkich substancji. Naukowcy z Nijmegen High Field Magnet Laboratory zademonstrowali lewitację kropel wody, a nawet żywych żab. Musieli w tym celu użyć magnesu tysiąckrotnie silniejszego od typowych magnesów używanych w szkolnych pracowniach. Fot. Nijmegen High Field Magnet Laboratory
Wreszcie najbardziej zabawna nielogiczność. Organizmy żywe składają się w znacznej części z wody, która jako diamagnetyk także jest wypychana z pola magnetycznego (dlatego w prawdziwych laboratoriach mogą lewitować żaby). Zatem nie tylko nadprzewodzące skały powinny unosić się w górach Hallelujah, ale również... ludzie i członkowie plemienia Na'vi. Tymczasem w końcowej bitwie co rusz oglądamy coś spadającego – a to kolonizatora, a to tubylca. Gdy zaś nic akurat nie walczy i nie spada, nadal mamy malownicze wodospady, którym łatwiej słuchać słabej grawitacji Pandory, niż jej gigantycznych pól magnetycznych. Wodospady są zresztą nieprawdopodobne także z powodu bilansu wodnego. Wiszące skały mają mały przekrój poziomy, podczas opadów nie mogą zbierać dużych ilości wody. Na dodatek przez trzy miesiące filmowej akcji deszcz pojawia się tylko na chwilę i daleko mu do ulewy. A wodospady jak płyną tak płyną...
Zagmatwana ewolucja
W „Awatarze” znakomicie uwidocznił się mit błękitnej planety – naiwne przekonanie, że obcy glob o warunkach zbliżonych do ziemskich, z bogatą biosferą, będzie dla nas przyjazny. Nic bardziej błędnego. Przyroda Pandory, choć odmienna od ziemskiej, jest do niej jednocześnie zbliżona – i to na tyle, że DNA Na'vi można z powodzeniem mieszać z ludzkim (technologia ta jest jakoby podstawą produkcji awatarów). Organizm ludzki na Pandorze byłby zatem wystawiony na miliony gatunków obcych drobnoustrojów, do zwalczania których nie został wytrenowany. Wyjście na planetę w samej masce na twarzy, najmniejsze skaleczenie – oznaczałyby pewną śmierć.
Świat Pandory zawiera elementy różnych ekosystemów naszej planety, widać np. wyraźną inspirację fauną oceanicznych głębin, gdzie bioluminescencja nie należy do rzadkości. Naprawdę wielką zagadką filmu pozostaje tylko Eywa. Idea tworu, który łączyłby wszystkie żywe istoty, a także przechowywał ich wiedzę, jest i popularna, i efektowna, lecz niewiarygodna w zestawieniu z rozwojem cywilizacyjnym Na'vi. Istnienie kolektywnego umysłu i banku danych umożliwia przechowywanie wiedzy dłużej niż czas życia poszczególnych osobników, a tym samym musi implikować postęp naukowo-techniczny. Nawet jeśli istoty Pandory świadomie odrzuciły całą technikę, by żyć w zgodzie z naturą, nadal powinny mieć ogromną wiedzę o swoim (i nie tylko) świecie oraz o fundamentalnych prawach nim rządzących. Nic takiego nie obserwujemy, mądrość Na'vi jest nie do odróżnienia od mądrości indiańskiego szamana sprzed wieków.
Na'vi wywodzą się z zupełnie innej linii ewolucyjnej niż pozostałe zwierzęta Pandory: są humanoidami, podczas gdy reszta fauny ma zazwyczaj sześć kończyn i dwie pary oczu. Przyczyna tej wyjątkowości leży po stronie... widzów, którzy aby identyfikować się z bohaterami muszą łatwo odczytywać ich emocje. W ludzkich mózgach ewolucja wykształciła specjalne mechanizmy służące temu celowi, o wąskiej specjalizacji, np. detekcja twarzy jest zawężona nawet nie do kształtu głów przedstawicieli naszego gatunku, a do tych osobników, w bezpośrednim sąsiedztwie których żyjemy. Jak precyzyjnie dostrojony jest ten mechanizm, łatwo się przekonać podczas podróży do Azji – wszak „wszyscy Japończycy wyglądają tak samo”. Magicznym cudem hollywoodzkiej ewolucji Na'vi wyewoluowali w sposób, który Ziemianom pozwala perfekcyjnie wykryć ich emocje. Gdy Naytiri bierze na ręce prawdziwego Jacka Scully’ego, nie mamy kłopotów z odczytaniem uczuć obojga.
Wygląd postrzeganego przez istotę świata ściśle zależy od szczegółów budowy narządów zmysłów oraz mechanizmów przetwarzania napływających z nich bodźców. W przypadku ludzi przykładem niezwykle sugestywnego złudzenia jest kolor biały, który fizycznie nie istnieje – jest sumą wielu kolorów składowych, wchodzących w zakres promieniowania słonecznego rejestrowanego przez oczy człowieka. Biel to złudzenie ludzi, a jednak widzimy ją oczami awatara. Fot. N.A.Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF
Fizjologiczne ograniczenia percepcji widzów umożliwiły nakręcenie filmu i zapewniły sukces. Gdyby Na'vi nie przypominali ludzi, musieliby być animowani ręcznie, nie można byłoby użyć systemów przechwytywania ruchu ciała i mimiki ani nawet skorzystać z pomocy aktorów. Produkcja by się znacząco skomplikowała, a efekt pozostałby wielką niewiadomą. Łatwiej nam przecież utożsamiać się z piękną, przypominającą człowieka bohaterką, niż z obcym stworem o wyraźnie innej anatomii, fizjologii i psychice.
Organizmy ewoluujące w odmiennych środowiskach wykształcają różne zmysły. Gdy jednak patrzymy na świat oczami awatara, nadal widzimy jak człowiek. Przedziwnym zbiegiem okoliczności oczy Na'vi rejestrują promieniowanie elektromagnetyczne w dokładnie tych samych zakresach fal, co ludzie. Co więcej, ich mózgi przetwarzają te informacje w identyczny sposób. Weźmy biel – przecież jest wrażeniem powstającym w mózgach homo sapiens, wskutek specyficznego zespolenia bodźców wzrokowych z różnych rodzajów receptorów optycznych w oku! Nawet ptaki mają je inne...
Jak sterować smerfem?
W tym miejscu warto się zastanowić, jak prawdopodobny jest tytułowy awatar, twór powstały ze zmieszania DNA ludzi i Na'vi (pominiemy tu oczywisty problem genetyczny – dlaczego organizmy Pandory kodują swe cechy tak jak ziemskie DNA?). Nie jest fikcją zdalne sterowanie organizmem. Już dziś w ramach amerykańskich programów wojskowych konstruuje się przyrządy pozwalające po wszczepieniu implantu sterować lotem prawdziwych żuków. Stworzenia latają zgodnie z ruchami dżojstika, niczym zdalnie sterowany model samolotu, wbrew swej woli. Ale jest tu ograniczenie. Z ostatniej sceny filmu wiemy, że awatar nie jest pustą kukłą, lecz w pełni sprawnym organizmem. Musimy zatem uwzględnić fakt, że informacje o otoczeniu awatara są przetwarzane przez jego zmysły i umysł, co wprowadza dodatkową zwłokę do reakcji kontrolera. Wystarczającą, aby awatar reagował z wyraźnym opóźnieniem – a nie reaguje, ba! świetnie radzi sobie w walce wręcz i jako pilot szalejącego po niebie smoka...
Zdalnie sterowane organizmy nie są fikcją. Na zlecenie amerykańskiej agencji DARPA naukowcy z University of California w Berkeley wszczepili żukom implanty, stymulujące mięśnie odpowiedzialne za ruchy skrzydeł. Od tego momentu lot owadów mógł być bezprzewodowo kontrolowany przez operatora za pomocą zwykłej klawiatury komputerowej.
Przyjmijmy, że urządzenia kontrolujące awatary emitują silne promieniowanie, wyczuwane przez układy odbiorcze tych ostatnich. Kluczowa dla całego przedsięwzięcia łączność w drugą stronę pozostaje jednak nieodgadniona. Jak awatary przesyłają dane do aparatury, ciągłym, niezakłóconym strumieniem? Dlaczego można je kontrolować z kontenera w górach Hallelujah, gdzie pola magnetyczne zakłócają przyrządy? Nielogicznością jest też fakt, że awatary komunikują się między sobą za pośrednictwem swych zmysłów, choć ich kontrolerzy leżą tuż obok siebie. Dlaczego nie mogą oni rozmawiać z pominięciem awatarów? Przecież to newralgiczny aspekt przedsięwzięcia, umożliwiający bezpieczne konsultacje w czasie negocjacji z Na'vi, pozwalający szybko odnaleźć zagubionego partnera itp. Dziś taka komunikacja jest podstawą każdego zespołowego turnieju w grach elektronicznych. Nie występuje w „Awatarze”, bo świat ten podporządkowano jednemu celowi: nie prawom fizyki i logiki, lecz emocjom opowiadanej baśni.
A baśń to prosta. Ziemian przedstawiono jako bezduszne istoty, dla pieniędzy niszczące piękną dżunglę. Ideały współczesnego świata, wykreowane mniej lub bardziej świadomie przez wielki kapitał, zdają się tę tezę uwiarygodniać. Zapominamy jednak o istotnym czynniku: na Ziemi przekształcamy środowisko, by żyć i się rozwijać. Czy na pewno robilibyśmy to z Pandorą, którą trudno traktować jako obiekt sprzyjający kolonizacji? Przecież już dziś dbamy o czystość nawet tylko potencjalnych biosfer. Sondy kosmiczne są sterylizowane, a gdy jest to możliwe – po zakończeniu misji niszczone. Przykład? Sonda Galileo skończyła swój żywot w otchłaniach Jowisza, bo przypadkowe zderzenie mogłoby skazić biologicznie księżyc Europę. Projekty bazy księżycowej także biorą pod uwagę ochronę tamtejszego środowiska, np. dzięki mikrofalom wydobywalibyśmy wodę z powierzchni Księżyca bez konieczności jej przekopywania. Na razie w Układzie Słonecznym jesteśmy znacznie bardziej ludzcy niż na filmie Jamesa Camerona.
Film przedstawia głowonoga niosącego łupinę kokosa. Służy mu ona za ochronny pancerz, jest więc narzędziem używanym przez zaskakująco inteligentnego przedstawiciela mało antropoidalnego gatunku. Pod koniec filmu głowonóg dostrzega kamerę i skrabie się na nią, co pozwala z wyjątkową dokładnością docenić uroki jego ciała. Różnice anatomiczne są tak wielkie, że przeciętny człowiek nie jest w stanie odczytać żadnych emocji zwierzęcia. Konstrukcja ludzkiego umysłu jest więc tym ograniczeniem, które wymusza na Hollywood nadawanie obcym cywilizacjom cech wyraźnie humanoidalnych. Wyobraźmy sobie Naytiri z ośmioma mackami, a czar „Awatara” błyskawicznie zniknie.
Śmierć przesłania
Tak docieramy do kluczowego triku psychologicznego filmu. Kochamy Na'vi, ale tylko dlatego, że są jak my, nie lubimy zaś Ziemian, bo są nam zupełnie obcy. Ta banalna zamiana ról służy Cameronowi do wyrażenia przesłania: nieważne jak wyglądasz, liczy się tylko twa dusza. Piękne i wzruszające. I najmniej prawdziwe w całym filmie. Jakże łatwo jest bowiem akceptować obcych, gdy ci są tacy jak my. Wychodzimy więc z kina na szare i bure ulice z poczuciem, że w głębi duszy jednak jesteśmy dobrzy i wyrozumiali, że Wszechświat jest nam przyjazny, że tak bardzo kochamy naturę i że tak naprawdę wygląd i pochodzenie innej istoty rozumnej nie mają wielkiego znaczenia. Że liczy się tylko piękno umysłu, a prawdziwa miłość pokona wszelkie granice.
Wychodzimy oszukani.
Wykonanie Javatech | Prawa autorskie © S.P. Polityka 
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz