科幻电影的科学基础：基于主创团队背景的研究

薛芮 余吉安

电影是集体创作的文艺产品，主创团队便是电影产品的生产者，这对科幻电影来说也不例外。区别于其他类型电影，“科学”与“幻想”是科幻电影的特色所在，必然要求科幻电影的主创团队具备契合科幻电影科学性的素养与基础。目前，我国能够进行科学思考和想象的导演和编剧比较少，科学素养的普遍缺失是国产科幻电影生产的最大障碍。一部科幻电影的成功需要从导演和编剧到拍摄与后期制作等各个环节主创人员对科学性有相当的认识和紧密协作。鉴于此，本文从科幻电影的科学性构成与类型划分出发，分析科幻电影的主创团队构成和作用机理，同时进行多案例分析，阐述科幻电影主创团队背景对影片科学性的影响，并归纳不同类型科幻电影主创团队模式的异同，以期促进我国科幻电影产业的高质量发展、提高国家文化软实力。

科幻电影的科学性构成与类型划分

科幻电影的科学性构成

较之其他类型的电影，科幻电影以科学成分和幻想成分为基础，通过技术手段呈现奇观化景象，并使其看起来“真实”，使真实性与幻想性相辅相成，其中科学性是科幻电影中社会景观虚拟建构的主要根据。科幻电影与现实社会的科学技术发展往往构成互文或指涉的关系，科学性总是体现着真实性，真实性也突出着科学性的重要。概括而言，科幻电影的科学性构成体现在主题选择、科学依据、内容设定、媒介工具四个方面，如图1所示。

科幻电影的主题选择可以归纳为生态危机、时空探索、外星文明、科技伦理四种类型。其一，人类活动造成地球生态环境失衡是科幻电影的常见故事主题，反映了有关人类与自然关系的忧患意识，例如，《后天》《雪国列车》《深渊》《阿凡达》等。其二，时空探索主题一方面与航天科技的发展密切相关，或还融合着外星文明问题，例如，《月球旅行记》《火星救援》《星球大战》系列等；另一方面则在广义的时间空间维度上，涉及科学技术进步下现实社会真实空间与虚拟世界关系的反思，例如，《盗梦空间》《头号玩家》等。其三，外星文明主题既是对不同时空维度的物种关系的探讨，也是随着科学技术的发展而对人类中心主义的哲学反思，例如，《E.T.》《第九区》《降临》以及《异形》系列等。其四，科技伦理主题涉及基因技术、生物工程、人工智能等领域中人类与科学技术的相互“入侵”，既表达了对未来科学技术的想象，也透露出对科学技术发展的不可预测性的忧虑，例如，《大都会》《银翼杀手2049》《终结者》系列、《生化危机》系列等。

科幻电影的科学依据存在时间维度问题。首先，科学性的构建离不开当下科学理论和前沿研究对科幻电影内容的支撑。现有的科学事实、研究进展，都是使影片兼具科学性和真实性的基础。例如《克隆人》中涉及的“記忆移植”内容在现实中有着生物医学的实验论证，《盗梦空间》中的“盗梦”机制是对现实中心理科学、神经医学和精神分析学的理论应用，结合了核磁共振扫描、脑磁图等领域的前沿研究结果。其次，科幻电影的科学依据也总是与未来的科技发展密切相关，一些科技情节具有科技预研、产业激活的社会功能。例如，《2001太空漫游》上映于1968年，影片中的太空旅行、虚拟现实、脑机接口等技术想象在当时属于对科技的预判，这些“幻想”的科学成份在今天已成为现实；又如1986年的《异形2》和1988年的《深渊》，都因电影中的科学预判带动了不同类型的工程机器人产业发展。

科幻电影的科学性在内容设定上主要体现在三个方面。一是在电影的内容情节上，指以真实的科学理论基础作为核心，最为典型的例子是《火星救援》，主角独自在火星生存时所涉及的衣食住行内容都是在谈论着科学本身。二是在电影的场景设定上，指以科学理论和技术发展作为故事发展和推进的背景，例如《阿凡达》中残疾的人类主角成为“阿凡达”的方式等等。三是在电影的思想内涵上，即在表达科学和促进科学发展的同时，也注重对科学技术发展弊端的批判，投射出对科技伦理的反思；在弘扬科学文化的同时也弘扬人性的力量，通过影片角色去映射某个群体、民族、甚至全人类的命运和现代性困境。

媒介工具作为科幻电影的构成元素之一，是科幻电影借以表达对科技的迷恋、期待、恐惧和批判的途径。科幻电影中的媒介可以分为自然科学媒介和技术科学媒介，前者主要指雷电、虫洞、引力等，后者有许多细分，常见的一种是时空技术媒介，指时间穿梭机器、超光速飞船等；另一种是表现技术媒介，包括投影和语音工具、手势交互和体感技术、脑机接口技术等。科学性在主题选择、内容设定、科学依据上都离不开媒介工具的作用，而无论是技术媒介还是自然媒介，都需要以科学理论为基础。

科幻电影的类型划分

根据科学性的构成，从科幻电影的科学性与幻想性的比例或科学的真实性程度来看，广义的科幻电影划分为三种类型：亚科幻、软科幻、硬科幻，其特点如表1所示。

亚科幻类型的电影在类型边界上有着是否属于科幻电影的争议。“玄幻”“魔幻”“奇幻”类的影片都可以归属为亚科幻。与狭义的科幻电影相比，亚科幻类型影片在性质上以幻想性为主，主要依靠数字技术的视觉特效展示非现实的幻想元素，常以恢弘炫目的奇观化影像为重心，缺乏科学性和真实性。

软科幻电影在性质上以幻想性为主，兼有部分科学性或真实性。较之亚科幻电影，软科幻电影所“虚构”的内涵少了神话或传奇成分，其叙事类型通常是“科幻+爱情”“科幻+喜剧”“科幻+冒险”等元素的杂糅。软科幻电影的核心价值是凸显幻想与现实之间的复杂关系，倾向于以书写“软科学”或不涉及真正已知的科学内容阐释人类情感或观念。从科学性的构成来说，软科幻类型的影片在主题选择上有着更广泛的题材，在科学基础上鲜有真正对当下科学知识的运用或对未来科学发展的判断，在媒介工具上也并不注重媒介的真实科学理论支撑。

硬科幻电影在性质上以科学性与真实性为主，同时也包含带有“未来主义”特色的幻想性。科学原理和技术细节在硬科幻电影的生产过程中扮演着重要角色，在电影生产的方法、态度和精神等层面也强化和传播着科学意义。从科学性的构成来说，硬科幻在主题选择上往往蕴含着生态危机、时空探索、外星文明和科技伦理的融合；在科学内容设定上，会将科学理论融入电影的内容情节、场景设定和思想内涵之中；在科学依据上既包含对当下科学知识的表达和运用，也包含对未来科学发展的预判。因此，科学性的构成在硬科幻电影上具有最完整且典型的呈现。

硬科幻与软科幻的类型划分目前尚没有严格的界限，例如，《阿凡达》《盗梦空间》《黑客帝国》等影片既被一部分观点归为软科幻，又被另一部分观点归为硬科幻。本研究中的“软”“硬”科幻分类的关键则在于科幻电影科学性的构成。

科幻电影的主创团队构成和作用机理

根据科幻电影科学性的构成，主创团队的学科背景与科学素养影响着影片科学性的呈现，其作用机理如图2所示。

科幻电影，尤其是硬科幻电影的创作团队是以编剧为核心。由于科幻电影的内容创作对科学知识积累和科学素养的要求较高，往往更加依赖科幻小说提供创意，因此在本文中，科幻电影的编剧（团队）也包含着剧本IP来源的原著作者。科幻电影的编剧不仅需要具备电影艺术造诣，更需要具备理工专业背景，以对电影的科学性和真实性有足够认识和深刻理解。不同于其他类型电影，编剧对于科幻电影（尤其是硬科幻电影）而言不仅是创作阶段的核心，甚至是整个主创团队的核心，从而使影片在主题选择、内容设定、科学依据和媒介工具等不同模块呈现出科学性与真实性。

制作团队是以摄像、布景与道具、特效与合成、后期视图和声音处理等专业人士构成。高新技术对电影产业具有破坏性创新效应，制作团队的力量直接影响着科学性在影片内容设定和媒介工具上的视觉呈现，需要具备数字CG、3D摄影等电影技术基础的专业人才，创造影片奇观化空间的体验感或沉浸感，使科幻电影的视听效果符合观众的审美期待，增加电影的商业效果。

主创团队中同时参与创作阶段与制作阶段的导演（包括副导演和导演团队）对科幻电影起着指导和凝聚的核心作用，直接影响科幻电影在艺术性、科学性、商业性上的成功。此外，主创团队的外部力量则间接影响着科幻电影生产的各个环节或其科学性呈现的各个方面。例如，当科幻电影的导演不具备较强的理工专业背景时，可以寻求专业人士或团队的合作，从科幻电影科学性构成的不同方面获得意见和参考，从而进一步夯实科幻电影的科学性和真实性；又或是在科幻电影的奇观化空间呈现上寻求合作，使电影具备更多外在视听的吸引力。

概括来说，科幻电影的科学性呈现通常会经由主创团队而存在“三次创作”：“一次创作”是由处于主创团队核心的编剧完成的剧本创作；“二次创作”是由导演与演员完成的演艺创作，即通过主观能动性的具身化演艺进行科幻故事的主体性呈现；“三次创作”是由导演与制作人员完成的视听创作，即以主观能动性操纵故事场景、科幻器械等对象进行科幻故事的客体性呈现。

案例分析

案例选择

以Box Office Mojo网站的电影票房统计为参考资料，根据电影首映日的北美票房数据，结合电影在中国各网络平台的反响，本文选取了从上世纪60年代至本世纪的六部代表性科幻影片，具体如表2所示。

主创团队分析

创作阶段

剧本是电影成败的首要条件，编剧在科幻电影主创团队中发挥着核心力量。例如，《2001太空漫游》的创作班底除了导演兼编剧的斯科特外，另一位编剧亚瑟·克拉克是英国科幻小说家，毕业于伦敦国王学院，具有强大的数学和物理专业背景，而且克拉克还曾在二战期间加入英国皇家空军担任雷达技师，参与研制预警雷达防御系统，具有深厚的技术素养。其作品以科学为依据，且很多科学预测都已成为现实，包括著名的“克拉克轨道”（即地球静止轨道）就源于其在创作中对卫星通讯的描写。

《火星救援》根据安迪·威尔的同名小说改编。安迪·威尔从十五岁就开始担任美国国家实验室的软件工程师，并对相对论、轨道力学、太空科学等知识具有浓厚兴趣，其专业背景使电影中充满了航天科技、植物学、物理学、化学等众多领域的科学性，例如影片中男主角在火星浇灌土豆时，用到常用火箭燃料联氨在铱催化下分解成氮气和氢气，再小心燃烧氢气抽离液态水；又如利用带有放射性同位素的发电机解决夜间温度过低等问题；在地球与火星间使用16进制数字进行通讯，转换ASCII码表示所有字母；利用引力弹弓效应和行星交换动量进行变轨、节省燃料、提高速度等等。

制作阶段

制作團队是科幻电影科学性和幻想性呈现的直接参与者。例如，《黑客帝国》系列在特效团队总监约翰·盖特的带领下，以动作捕捉技术进行虚拟拍摄、采用修改帧的序列和用CGI加工图像等数字化技术创造出大量惊人的“子弹时间”效果。《盗梦空间》中负责摄影的瓦雷·菲斯特和克里斯·科伯德，在拍摄上使用了绿幕与实景拍摄的结合，在涉及将巴黎街景的真实空间折叠扭曲等细节上，利用CG动画进行符合物理法则的可视化预测，使电影的奇观化空间在震撼观众的同时，又能与科学认知保持一致。《星际穿越》的制作在摄影指导霍伊特·范·霍特玛和艺术指导内森·克劳利的带领下，以大量实景拍摄与VFX数码效果相配合，包括种植500英亩的玉米地配合灾难性场景、以鼓风机吹动硬纸板粉末制造大风吹起无边尘沙的场景、在摄影棚中打造冰川营造真实的冰冻之寒等等，为影片的景观赋予极富吸引力的真实性。

导演

导演是影片架构师和总设计师，把观全局，凝聚和指导电影的创作、拍摄、制作，对影片成败有决定性影响。例如，《2001太空漫游》的导演兼编剧之一的斯坦利·库布里克毕业于哥伦比亚大学，在科学、文化、历史、哲学等方面学识渊博，关注社会体制和科学技术对人的异化问题。并且，由于库布里克从小爱好摄影，学习体验了有关电影摄影的构图、灯光、外景和动态拍摄等知识，从而使其电影作品通过照明、机位运动、广角镜头营造强大的空间感，其摄影作品以正透视和对称构图为惯用叙事风格，以哲学主题和荒诞艺术为特色，将美学、记忆、叙事三者交织，因此库布里克的电影作品消融了商业张力与形式颠覆力的界限。

外部力量

科研机构或科学专业人士是科幻电影提高科学性的合作对象。例如，《2001太空漫游》被认为是第一部运用电脑绘图科技制作辅助效果的电影。因导演库布里克想要打造出影片中景观的真实效果，摄影指导杰弗里·安斯沃思没有延续当时广泛采用的静态背景幕和背投影的动态画面，而是与米高梅的特效总监汤姆·霍华德联手，开创了前投影的视觉特效技术，打造更真实的景观效果。导演库布里克曾多次造访NASA（美国航空航天局），邀请NASA的工程师对影片中的太空场景设置提供意见。库布里克和克拉克也曾就描绘外星生物的问题请教天文学家卡尔·萨根。库布里克还聘请马歇尔航天飞行中心的弗雷德里克工程师担任影片的技术顾问，使影片中太空的寂静无声、飞船中的微重力状态、转轮内外的人工重力等场景具备鲜明的科学性。

导演卡梅隆在拍摄《阿凡达》前，先是联络索尼的工程师改进了3D拍摄系统，并在筹划《阿凡达》期间拍摄了《深海幽灵》和《深海异形》作为正在研发的新3D拍摄系统的试验，随后又联合《指环王》的维塔特效，以3D摄像和动作捕捉等技术正式开始拍摄制作《阿凡达》。在电影内容设计上，卡梅隆借助诸多科学界专业人士的力量，使影片拥有一套具备严密逻辑性的科学体系。例如，剧中对于潘多拉星的大气密度问题邀请天体物理学家进行设计，关于纳美族人的音乐邀请音乐教学和考古学家进行设计等，最终打造出完整的潘多拉星球生态和文化，并汇编为长达350页的《潘多拉星球百科全书》。

《星际穿越》的主创团队为使影片中的三种飞船更具科学性，专门参观了太空技术公司，用3D打印机打出模型，再请雕刻家做出各个零部件。影片创作的科学顾问基普·索恩是美国理论物理学家、因引力波观测的决定性贡献荣获2017年的诺贝尔物理学奖。在索恩的支持下，主创团队得以科学地讨论如何描绘虫洞和黑洞、计算光线穿过虫洞的方程，根据索恩向电影特技人员提供的理论方程，影片在后期制作上实现了基于爱因斯坦相对论的重力模拟。索恩对影片提供的帮助是循着“不能违反现有物理定律”的原则，使影片的一切幻想成分均有科学根据可循，而非单纯依靠编剧的想象，例如，索恩曾花费两个星期说服导演诺兰放弃一个让角色超越光速飞行的理念。这种强大的理工专业背景使影片中的科幻成分更有科学性和真实性的保障。

《火星救援》的原著小说早期曾在互联网上公开连载，受到广泛关注和好评，其中不乏理工领域的专业人士，例如有NASA背景的读者发现了小说中的科学性细节错误并予以指导，令原作者威尔能够及时修改。正是在这样遵循科学性的不断改进下，《火星救援》成为具备典型科学性的集体智慧产物。在后期电影拍摄和制作过程中，主创团队与NASA展开合作关系，电影情节中的许多科学问题和科学设计都在NASA的全力支持下得以雕琢和拟真。

主创团队的模式对比

由于亚科幻类型并不属于狭义的科幻电影，因此本文基于科幻电影的科学性，以软科幻与硬科幻电影的主创团队模式进行对比分析，如表3所示。

在本文的案例中，《2001太空漫游》《星际穿越》《火星救援》都是典型的硬科幻影片。在创作阶段，相较于软科幻电影，硬科幻电影的编剧或原著作者通常具备较强的理工专业背景。能根据真实的科学依据与原理设计出符合科学逻辑的内容，使电影在制作阶段的奇观化效果呈现也能拥有扎实的科学性基础。创作优秀的硬科幻电影并非不需要电影艺术造诣，例如，《火星救援》以富于真实的科学原理与技术闻名，但并非大量堆砌科学理论，而是将众多充满科学理论的情节配合着种土豆、洗澡、听音乐等生活化的设计呈现，充分体现了真实性特质，这种反戏剧化的情节模式有着并不逊于戏剧化场面的感染力。在制作阶段，为使太空场景、外星球形态以及沙漠、草原、星辰、大海等景观得以恢弘逼真地呈现，也为使演员的动作得以记录和转化为数字模型，影片中的三维立体和多维空间的表达、数字绿幕和数字CG等技术的使用、动态捕捉技术与CG动画的配合等，都需要电影技术基础的支撑，因此硬科幻电影的制作人员需要有较强的电影技术基础，并配合一定的电影艺术造诣，这一点与软科幻电影相类似。不过，相比部分软科幻电影单纯注重视觉后期的特点，很多硬科幻电影在制作上并没有过分关注影片视听上的奇观化特效，例如，《火星救援》中就并没有过分炫丽的视觉特效，但电影的拍摄与制作能刚好配合内容的科学性呈现出真实恢弘的效果。此外，在外部力量上，硬科幻电影的专家顾问或合作机构往往具备强大的理工专业背景或电影技术基础。

结论与建议

科学性是科幻电影成功的重要因素，也是科幻电影的高质量发展应瞄准的方向。科学性是科幻电影区别于其他电影类型的核心特质，优秀的科幻电影作品需要以内容取胜，避免重心偏移到奇观化视听效果上的“炫技”。主创团队是科幻电影实现科学性的核心，是科幻电影高质量发展的关键性力量。缺乏科学素养和科学意识的主创团队所生产的科幻电影容易在逻辑性或创新性上出现伪科学或机械复制等问题，难以呈现出既符合当下观众审美期待又符合科学认知的作品。主创团队具备深厚的理工专业背景，往往更能从数学、化学、物理学、生物学、基因技术、人工智能等理论基础和前沿研究视野出发，使电影在创作阶段更好具备科学性的支撑。

因此，首先应重视主创团队的核心角色，提高科幻电影创作的科學性特色。一方面，优秀的硬科幻电影在内容上往往需要大量细致的科学细节，科幻文学IP的资源转化是科幻电影创作的重要来源，因此要注重科幻文化IP的挖掘、促进IP资源转化、注重对科幻文学作者的扶持与激励。另一方面，激励科幻电影的内容创新，设置科幻电影专项创作奖励、打造科幻电影或科幻文学创作的资助体系，并将相关奖励激励体系长期化、定期化、专门化，积极且公正地推进相关的评奖和鉴定工作，以吸引和鼓励更多具备理工专业背景的人才参与到科幻电影创作之中。

其次，凝聚主创团队的整体力量，注重科幻电影导演的科学素养培养。一方面，借助专业院校，增强对青年科幻电影导演的科学基础教育、前沿科学科普；另一方面，设置科幻电影青年导演扶持计划，设立相关奖项和资助项目，创新相关的投融资模式、拓宽投融资渠道等。

此外，活用外部支撑力量，加强与理工专业背景人士或团队的合作；积极向专业科学领域的人士寻求意见或建议，与相关专业团体形成合作关系，以增强电影创作与制作的科学性。