○武賽賽 張曉倩 王愛(ài)峰

（北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院北京100081）

電影—發(fā)明過(guò)程中的創(chuàng)新科學(xué)原理
——無(wú)聲電影到有聲電影

○武賽賽 張曉倩 王愛(ài)峰

（北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院北京100081）

人類(lèi)在長(zhǎng)期創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中探究自然和社會(huì)發(fā)展規(guī)律的同時(shí)，也在探索創(chuàng)新自身的規(guī)律性——?jiǎng)?chuàng)新科學(xué)原理。本文選取無(wú)聲電影到有聲電影這一發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程，探討電影發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中蘊(yùn)含的創(chuàng)新科學(xué)原理，為發(fā)明創(chuàng)新活動(dòng)提供思路和原理上的借鑒與指導(dǎo)。并將創(chuàng)新科學(xué)原理分為思維原理和創(chuàng)新原理兩方面深入探討，認(rèn)為電影發(fā)明過(guò)程中蘊(yùn)含的思維原理主要有聯(lián)想思維、移植思維和分合思維，蘊(yùn)含的創(chuàng)新原理有問(wèn)題導(dǎo)向原理、組合原理和價(jià)值工程原理。

創(chuàng)新科學(xué)原理思維原理創(chuàng)新原理電影

創(chuàng)新是人類(lèi)主觀能動(dòng)性的高級(jí)表現(xiàn)，科學(xué)創(chuàng)新原理是對(duì)人類(lèi)創(chuàng)新規(guī)律的基本表述，其包含思維原理和創(chuàng)新原理，思維原理是基于人腦機(jī)能和認(rèn)知機(jī)制對(duì)人的思維機(jī)理和思維規(guī)律的科學(xué)總結(jié)，創(chuàng)新原理是揭示人類(lèi)如何遵循事物發(fā)展規(guī)律而有目的地開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理和基本規(guī)律。電影作為19世紀(jì)末的重大發(fā)明，不僅能為人類(lèi)生活增添無(wú)限色彩和樂(lè)趣，其發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中還蘊(yùn)含了眾多創(chuàng)新科學(xué)原理，研究電影發(fā)明過(guò)程中的創(chuàng)新科學(xué)原理，必將為人類(lèi)將來(lái)的創(chuàng)新實(shí)踐帶來(lái)啟發(fā)和靈感。

一、問(wèn)題導(dǎo)向原理打開(kāi)電影發(fā)明的窗口

電影的出現(xiàn)與“馬奔跑時(shí)蹄子是否都離地？”這一問(wèn)題有很大關(guān)系，體現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)向原理。1872年，眾人因“馬奔跑時(shí)蹄子是否都離地？”發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，一些人認(rèn)為馬奔跑時(shí)四蹄是騰空的，另一些人認(rèn)為始終有一只蹄子著地。美國(guó)攝影師麥布里奇（Eadweard Muybridg）對(duì)這一問(wèn)題產(chǎn)生濃厚興趣，他想到用連續(xù)拍攝馬奔跑時(shí)的照片來(lái)作判斷，最終成功拍攝到24張連貫照片，根據(jù)照片發(fā)現(xiàn)馬在奔跑時(shí)有短暫時(shí)間是四蹄騰空的。后來(lái)有人快速拉動(dòng)照片帶時(shí)，發(fā)現(xiàn)照片帶中靜止的馬疊成了一匹運(yùn)動(dòng)的馬！一個(gè)原本靜止的畫(huà)面竟然動(dòng)了起來(lái)，這激起人們的強(qiáng)烈興趣。因“馬奔跑時(shí)蹄子是否都離地？”這一問(wèn)題將人們的興趣投向由靜態(tài)事物向動(dòng)態(tài)形象轉(zhuǎn)變的嘗試，為早期電影的萌芽打開(kāi)了一扇窗，成為電影得以出現(xiàn)的最初思想來(lái)源和動(dòng)力。

二、聯(lián)想思維、移植思維和價(jià)值工程原理實(shí)現(xiàn)連續(xù)拍照功能

1882年麥布里奇將自己拍攝的照片帶展示給法國(guó)定時(shí)攝影師馬萊（Etienne-Jules Marey），馬萊為這個(gè)“活”起來(lái)的馬感到驚奇和興奮，但他認(rèn)為麥布里奇的拍攝操作復(fù)雜且不能達(dá)到快速拍照的功能，因此開(kāi)始研究能夠?qū)崿F(xiàn)快速連續(xù)拍攝、更方便快捷的設(shè)備。

馬萊從左輪手槍發(fā)射子彈的間歇運(yùn)動(dòng)中受到啟發(fā)，聯(lián)想到可以將這種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)理移植到連續(xù)拍攝照片的過(guò)程中。1882年馬萊發(fā)明了外形酷似手槍的攝影槍?zhuān)瑪z影槍不僅有槍筒和槍柄等整體槍體，還有瞄準(zhǔn)器和扳機(jī)等細(xì)微物件。攝影槍在手槍的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和調(diào)整，在步槍的扳機(jī)處安裝了一個(gè)由鐵盒密封的裝有感光紙片的感光盤(pán)，槍筒改成帶有鏡頭的鐵管，感光盤(pán)和快門(mén)的運(yùn)動(dòng)都是由時(shí)鐘的齒輪裝置控制，當(dāng)扣動(dòng)扳機(jī)時(shí)，感光盤(pán)和快門(mén)因齒輪裝置產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)反應(yīng)，由此連續(xù)不斷地拍攝出影像。此外，馬萊的攝影槍在功能上有很大程度的改善，不僅可做到每秒拍攝12張影像，還可以伸縮調(diào)整焦距，通過(guò)槍尾的顯微鏡窺視影像的鮮明度等。

馬萊的攝影槍是歷史上第一臺(tái)便攜式攝影設(shè)備，他發(fā)揮聯(lián)想思維，將手槍發(fā)射子彈的機(jī)理移植到攝影槍的發(fā)明中，攻克了快速連續(xù)拍照功能這一技術(shù)難題。同時(shí)在價(jià)值工程原理的思想指導(dǎo)下，在避免大幅度提高成本的前提下盡可能多地增加其他相關(guān)功能。馬萊發(fā)明攝影槍過(guò)程中體現(xiàn)的聯(lián)想思維、移植原理和價(jià)值工程原理值得學(xué)習(xí)和借鑒。

三、聯(lián)想思維和移植原理成就電影的放映機(jī)

隨著幻燈的出現(xiàn)，人們開(kāi)始考慮如何利用幻燈將拍攝到的連續(xù)照片放映出來(lái)供人們觀賞。然而在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，只有讓照片作一動(dòng)一停的間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，銀幕上才會(huì)出現(xiàn)清晰連貫的影像。因此如何使照片在1秒內(nèi)做到固定次數(shù)的動(dòng)停間歇運(yùn)動(dòng)是極其關(guān)鍵的難題。

法國(guó)奧古斯特·盧米埃爾（Auguste Lumière）和路易·盧米埃爾（Louis Lumière）兩兄弟運(yùn)用聯(lián)想思維和移植原理解決了機(jī)器的片帶牽引問(wèn)題。盧米埃爾兄弟在觀察縫紉機(jī)工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，縫紉機(jī)縫衣服時(shí)衣料正是在作一動(dòng)一停的間歇運(yùn)動(dòng)，他們由此聯(lián)想到電影放映同樣需要做到這樣的間歇運(yùn)動(dòng)。于是他們將縫紉機(jī)上牽引的帶爪滑框的工作機(jī)理移植到影像放映的技術(shù)中，發(fā)明了“活動(dòng)電影機(jī)”，解決了照片間歇運(yùn)動(dòng)通過(guò)鏡頭的問(wèn)題?！盎顒?dòng)電影機(jī)”在放映電影時(shí)，當(dāng)一格影片經(jīng)過(guò)片門(mén)時(shí)影片停頓不動(dòng)，同時(shí)打開(kāi)片門(mén)讓影像投至銀幕上，隨后當(dāng)影片運(yùn)動(dòng)時(shí)將片門(mén)遮起來(lái)，等第二格影片經(jīng)過(guò)片門(mén)時(shí)再次停頓并同時(shí)打開(kāi)片門(mén)，讓第二格影像投至銀幕上。

盧米埃爾兄弟從縫紉機(jī)的間歇運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生聯(lián)想，將縫紉機(jī)的間歇運(yùn)動(dòng)的工作原理移植到解決影像放映間歇運(yùn)動(dòng)的難題上來(lái)，巧妙利用聯(lián)想思維和移植原理解決了影片放映的關(guān)鍵問(wèn)題。

四、分合思維探索出無(wú)聲電影

早期的電影是無(wú)聲電影，無(wú)聲電影的發(fā)明需具備兩個(gè)基本技術(shù)條件：第一是照相術(shù)的發(fā)明，它可以將物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解為若干相位并逐個(gè)記錄下來(lái)；第二是放映機(jī)的發(fā)明，它可以將記錄下來(lái)的運(yùn)動(dòng)分解相位按順序組合并放映出來(lái)。電影是由照相術(shù)和幻燈放映術(shù)結(jié)合發(fā)展起來(lái)的，這兩種技術(shù)的結(jié)合過(guò)程中體現(xiàn)了分合思維的創(chuàng)新原理（見(jiàn)圖1）。在這種分解與合成的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)影像到動(dòng)態(tài)影像的轉(zhuǎn)變，碰撞出了一種新的展示事物的方式——無(wú)聲電影。

五、組合原理造就有聲電影

圖1無(wú)聲電影發(fā)明過(guò)程中的分合思維

早期的電影本身沒(méi)有聲音，觀眾在影院欣賞電影時(shí)，大多憑借現(xiàn)場(chǎng)樂(lè)師的演奏、歌手的演唱、同步聲效及臺(tái)前幕后的演員表演等手段來(lái)豐富人們的視聽(tīng)感受。然而人們還是希望能夠體驗(yàn)更好的效果，同時(shí)感受視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的雙重震撼。

1910年愛(ài)迪生（Thomas Alva Edison）宣布他發(fā)明了有聲電影，他利用組合原理將聲音和影像在同一時(shí)間記錄下來(lái)并播放出來(lái)。1877年愛(ài)迪生發(fā)明留聲機(jī)，隨著無(wú)聲電影的出現(xiàn)，愛(ài)迪生開(kāi)始思考能否將兩種技術(shù)組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)影像和聲音的同時(shí)記錄。在這種思路的指導(dǎo)下，他進(jìn)行多次試驗(yàn)，最終發(fā)明有聲電影。有聲電影的機(jī)理是：在拍攝影像時(shí)使用兩種感光性能不同的底片，一種攝取畫(huà)面，一種記錄聲跡，再經(jīng)過(guò)一系列工藝處理，使聲跡和畫(huà)面合印在一條正片上，從而制成同時(shí)擁有聲音和影像的影片。愛(ài)迪生發(fā)明的有聲電影受到人們的強(qiáng)烈歡迎，它克服了之前各種方法的弊端，利用組合原理實(shí)現(xiàn)聲音和影像的同步放映，將電影由無(wú)聲期的純視覺(jué)藝術(shù)發(fā)展為視聽(tīng)結(jié)合的藝術(shù)。

六、結(jié)語(yǔ)

圖2電影發(fā)明過(guò)程中的主要?jiǎng)?chuàng)新科學(xué)原理

電影發(fā)明過(guò)程中尤其是從無(wú)聲電影到有聲電影這一發(fā)展階段中蘊(yùn)含眾多創(chuàng)新科學(xué)原理（見(jiàn)圖2），其中，思維原理主要有聯(lián)想思維、移植思維和分合思維，創(chuàng)新原理主要有問(wèn)題導(dǎo)向原理、組合原理和價(jià)值工程原理。研究電影發(fā)明過(guò)程中的創(chuàng)新科學(xué)原理，可為今后人類(lèi)的創(chuàng)新發(fā)展提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)：由麥布里奇解決“馬奔跑時(shí)蹄子是否都離地？”這一問(wèn)題為開(kāi)端，催生連續(xù)拍攝功能和影像放映功能的需求；馬萊運(yùn)用聯(lián)想思維將左輪手槍發(fā)射子彈時(shí)的間歇運(yùn)動(dòng)工作機(jī)理移植到照片拍攝領(lǐng)域，發(fā)明出可快速連續(xù)拍攝的攝影槍?zhuān)⒆裱瓋r(jià)值工程原理的思想增加其他攝影相關(guān)功能；盧米埃爾兄弟則在縫紉機(jī)的間歇運(yùn)動(dòng)中聯(lián)想到影像放映問(wèn)題的解決方案，將縫紉機(jī)帶爪滑框的工作原理移植到電影放映機(jī)的發(fā)明中；在連續(xù)拍攝和影像放映功能都被實(shí)現(xiàn)后，在分合思維的指導(dǎo)下無(wú)聲電影得以出現(xiàn)；愛(ài)迪生遵循組合原理將聲音和影像組合在一張膠片上，實(shí)現(xiàn)聲音和影像的同步放映，推動(dòng)了有聲電影的出現(xiàn)……

如今電影已經(jīng)誕生了100多年，由無(wú)聲電影到有聲電影，由有聲電影到彩色電影進(jìn)而到更加復(fù)雜的數(shù)字電影，人類(lèi)的創(chuàng)新活動(dòng)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，而科學(xué)技術(shù)的每一次進(jìn)步都使電影在藝術(shù)階梯上不斷登上一個(gè)新的高度。創(chuàng)新是人們不斷進(jìn)步的動(dòng)力，而科學(xué)創(chuàng)新原理是人們從事創(chuàng)新實(shí)踐的理論基礎(chǔ)和行動(dòng)指南，只要能科學(xué)掌握和運(yùn)用科學(xué)創(chuàng)新原理，人人都能創(chuàng)新，事事都能創(chuàng)新，處處都能創(chuàng)新，時(shí)時(shí)都能創(chuàng)新。

（注：【基金項(xiàng)目】科技部創(chuàng)新方法專(zhuān)項(xiàng)（2011IM010300）。）

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（責(zé)任編輯：張瓊芳）