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生活中的数学之荧幕数学

2019.10.11

  数学作为社会生活的基本元素,不仅存在于教材中,也被不断挖掘于集时间艺术与空间艺术的复合体——影视艺术中。数学为电脑模拟真实世界提供了重要的途径,科学计算为视觉效果提供了无限可能。

  美国数学家协会的数学家们曾说“特效产业是出现在数学家面前的一个令人兴奋的、全新的前沿领域,特效是数学的洞察力与电影艺术之间一个无与伦比的契合点。”

  《盗梦空间》中就涉及了数学、物理、哲学和心理学等专业知识的梦境设计,该片中很多假设和现象都是来源于现实数学中的几何研究,具体包括非欧几何、分形几何、公理体系和不可知论。片中的经典片段如“彭罗斯阶梯”也就是“无限楼梯”,正是利用了计算机的图形学,且巧妙的用了数学中的几何元素——曲面。从视觉上,这就与我们常见的平面有很大的不同。

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  还有很多经典影视巨作都奇妙的展现出了数学影视之美,如:《阿凡达》、《泰坦尼克号》、《哈利波特》、《星战前传》等等,都给人们以强烈的视觉震撼。如今,电影正在触摸着一个新的时代——数字化时代。正如美国导演詹姆斯·卡梅隆所说:“视觉娱乐影像制作的艺术和技术正在发生着一场革命,这场革命给我们制作电影和其他视觉媒体节目的方式带来了深刻变化,以至于我们只能用出现了一场数字化文艺复兴运动来描述它。”而这一切除了要感谢艺术家们丰富的想象力之外,更要归功于数字技术的发展与应用。而数字技术的源头归根究底就是数学。

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图片来源于网络

  而现在更多的影视作品都以数学家的故事为电影模型。而数学家本身就是个可爱的另类群体。他们专注于数、数据、集合、结构、空间、变化等人类社会最抽象的东西,被其中的各种创造热情激励着,其驱动的力量绝不亚于音乐家作曲或画家绘画所带来的热情。

  正如木心先生曾说“上帝的作品是将最伟大的诗人弄瞎,使最伟大的音乐家耳聋”。就如很多数学家们虽然已经逝世,但是在数学界甚至是人们的心中却是永存的。

  最为典型的就是2001年上映的《A Beutiful Mind》(《美丽心灵》)。这是一部关于一个真实天才的极富人性的剧情片。影片讲述一位患有精神分裂症但却在博弈论和微分几何学领域潜心研究,最终获得诺贝尔经济学奖的数学家约翰·福布斯·纳什的故事。同名传记由西尔维雅·娜萨儿撰写,于1998年出版。

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图片来源于网络

  还有《博士的爱情方程式》《数学大师:陈省身的几何人生》《混沌》《费马的房间》等等这些都是较为典型的影片。所以现在的影视艺术有很多是结合数学科技以及数学原型为背景来呈现给大家的,而这种形式的结合也算是传播数学文化最好的一种形式吧!


中国科学院数学与系统科学研究院
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