【产学研视点】《作者面对面》之力学、电影与人生：三重维度的碰撞与共生
注：本文是力学教授王建省为北大纵横发起的《作者面对面》栏目准备的主讲《力学 电影 人生》主题的参考内容。本期活动于2026年01月05日下午两点在北京北大纵横（北京市西城区裕民中路4号）开讲。
力学是物理学科核心分支，研究力与运动的规律，支配宏观世界的运行。电影是光影艺术的载体，通过镜头语言构建虚拟场景。人生是个体在时间维度中的实践过程，充满选择与博弈。三者看似无关，实则存在深层共鸣。力学规律为电影创作提供逻辑支撑，电影场景则映射人生中的力学隐喻，而人生轨迹的起伏，亦暗合力学中的平衡与失衡、推力与阻力的辩证关系。解析三者关联，可从全新维度理解世界运行法则与个体生存逻辑。
1.1 经典力学：电影场景的基础框架
经典力学的核心是牛顿三大定律，构成电影中多数物理场景的底层逻辑。匀速直线运动、自由落体、相互作用力等规律，让虚拟场景具备真实感。电影中的动作场面、交通工具运行、物体碰撞等镜头，均需遵循经典力学规律，否则会产生违和感。
重力是经典力学核心要素，也是电影中最常运用的力学原理。角色跳跃后的落地、雨水坠落、物体从高处掉落等场景，均是重力作用的直观呈现。电影创作者通过精准把控重力作用下的运动轨迹，让画面符合观众的日常认知，增强场景可信度。
摩擦力在电影场景中同样关键。角色行走时的步伐稳健度、车辆行驶中的刹车距离、物体滑动的速度变化，均与摩擦力相关。动作电影中，角色在不同地面（水泥地、沙地、冰面）上的移动姿态差异，本质是摩擦力大小变化带来的运动状态改变，创作者通过还原这种差异，提升场景的真实质感。
动量守恒与能量守恒是经典力学的重要规律，在电影的碰撞与爆炸场景中体现得尤为明显。车辆撞击时的变形程度、爆炸产生的冲击波扩散、物体碰撞后的运动轨迹，均需遵循这两大守恒定律。特效团队通过计算动量与能量的转化关系，让碰撞与爆炸场景既具备视觉冲击力，又不违背基本物理逻辑。
1.2 流体力学：电影中动态场景的核心支撑
流体力学研究液体与气体的运动规律，是电影中水流、气流、火焰等动态场景创作的关键依据。无论是海浪汹涌的灾难场景，还是角色在风雨中前行的画面，均需借助流体力学原理构建。
流体的黏性与湍流特性，决定了电影中流体场景的呈现形态。暴雨中的雨滴轨迹、狂风中的衣物飘动、河流中的水流漩涡，都是黏性与湍流作用的结果。特效团队通过模拟流体的运动方程，还原不同流体在不同受力状态下的形态变化，让动态场景更具真实感。空气动力学原理广泛应用于电影中的飞行场景。飞机、直升机、飞行器的飞行姿态，角色跳伞或滑翔的运动轨迹，均需遵循空气动力学规律。机翼的升力产生、气流对飞行物体的阻力作用，都是电影中飞行场景设计的核心考量因素。通过精准还原空气动力学效应，电影能够构建出令人信服的飞行场景。
1.3 固体力学：电影中物体形态与结构的依据
固体力学研究固体材料的受力与变形规律，为电影中物体的形态变化、结构稳定性提供逻辑支撑。建筑的坍塌、桥梁的断裂、物体的形变等场景，均需基于固体力学原理设计。
材料的强度与刚度是固体力学的核心概念，直接决定电影中物体的抗破坏能力。地震灾难片中的建筑倒塌，动作片中的墙体破损，均需根据材料的强度特性设计破坏形态。不同材料（钢筋混凝土、木材、金属）在受力后的变形与断裂方式存在差异，创作者通过还原这种差异，让场景更具科学性与真实感。
结构力学是固体力学的分支，关注结构的受力平衡与稳定性。电影中的桥梁、大坝、高楼等大型结构场景，其设计均需遵循结构力学原理。结构的承重分布、受力传递路径，决定了结构在正常状态下的稳定性与破坏状态下的坍塌形态。通过运用结构力学知识，电影能够构建出符合物理逻辑的大型结构场景。
1.4 非经典力学：电影科幻场景的创意源泉
相对论与量子力学等非经典力学理论，突破了经典力学的适用范围，为电影科幻场景的创作提供了创意源泉。时空扭曲、引力透镜、量子隧穿等概念，成为科幻电影构建奇幻世界观的核心元素。
相对论中的时空观，为电影中的时空旅行场景提供了理论支撑。部分科幻电影中，角色通过穿越虫洞、利用引力扭曲时空实现时空穿梭，其核心创意源于相对论中时空与引力的关联理论。这类场景虽超出日常认知，但基于非经典力学理论，具备一定的科学合理性，增强了科幻世界观的可信度。量子力学中的不确定性原理、量子纠缠等概念，也被广泛应用于科幻电影创作。电影中的量子计算机、量子通信、平行宇宙等设定，均源于量子力学理论。这些设定不仅丰富了电影的科幻元素，也为观众展现了非经典力学世界的奇妙可能性。
2.1 电影场景中的力学现象：人生困境的隐喻
电影中诸多基于力学原理的场景，不仅是视觉呈现，更是人生困境的隐喻。角色在重力作用下的坠落，可隐喻人生中的低谷与挫折；物体在摩擦力作用下的减速，可对应人生前进道路上的阻碍；流体的湍流状态，可象征人生中的混乱与迷茫。
灾难电影中，角色在地震、海啸等灾害中挣扎前行的场景，是力学力量与人生意志的直接对抗。地震产生的地应力导致建筑坍塌，海啸的流体冲击力摧毁一切，这些力学力量象征着人生中无法抗拒的客观困境。角色在这种困境中的抗争，本质是个体意志与客观阻力的博弈，映射出人生面对困境时的挣扎与坚守。
动作电影中，角色的格斗与追逐场景，也蕴含着力学与人生的隐喻。格斗中的相互作用力，象征着人生中的人际关系博弈；追逐过程中的加速与减速，对应着人生中前进与停滞的状态；角色通过调整姿态减少阻力、提升速度，暗合人生中通过调整自身状态突破困境的智慧。
2.2 电影中的力学应用：人生选择的启示
电影中角色对力学原理的运用，为人生选择提供了诸多启示。角色通过借助力学力量实现目标的过程，映射出人生中借助客观规律达成理想的智慧；角色应对力学规律限制的方式，对应着人生中突破客观条件束缚的策略。
科幻电影中，人类通过运用空气动力学原理制造飞行器探索宇宙，象征着人生中借助客观规律突破自身局限、追求更高目标的过程。飞行器的设计与制造，需要精准掌握力学规律；人生目标的实现，也需要遵循客观规律，顺势而为。电影中飞行器克服重力飞向太空的场景，隐喻着人生突破困境、实现自我超越的可能性。
冒险电影中，角色利用绳索、杠杆等工具跨越障碍的场景，体现了对力学原理的灵活运用。杠杆的省力原理、绳索的拉力传递，帮助角色突破物理空间的限制。这映射到人生中，就是通过借助外部力量、运用科学方法，突破自身能力的局限，达成看似不可能的目标。
2.3 电影的叙事逻辑：力学平衡的艺术表达
电影的叙事逻辑，本质上是一种力学平衡的艺术表达。故事的开端是平衡状态的建立，发展过程是平衡被打破后的失衡状态，高潮是失衡达到极致后的冲突爆发，结局是新平衡的重建。这种“平衡—失衡—新平衡”的叙事结构，与力学中的平衡与失衡规律高度契合。
剧情电影中，主角的平静生活是初始平衡状态，突发事件（如亲人离世、事业挫折、意外变故）打破这种平衡，使故事进入失衡状态。主角为应对变故展开的一系列行动，是在失衡中寻找新平衡的过程。故事的结局，无论主角成功达成目标还是坦然接受现实，都是新平衡状态的建立。这种叙事结构符合观众的认知规律，也暗合力学中万物追求平衡的本质。
悬疑电影的叙事逻辑同样遵循平衡与失衡的规律。初始的谜团是失衡的起点，主角的调查过程是逐步梳理线索、寻找平衡的过程，真相的揭露是失衡状态的终结与新平衡的建立。电影通过不断打破旧的平衡、建立新的平衡，推动剧情发展，保持观众的注意力，这与力学中平衡的动态性特征相呼应。
3.1 人生中的力学基本规律：平衡与失衡的辩证
人生轨迹的起伏，始终遵循力学中平衡与失衡的辩证规律。个体的生理状态、心理状态、社会关系、事业发展等方面，都存在着动态平衡。当某一因素发生变化，平衡被打破，个体就会进入失衡状态，直至通过调整重新建立新的平衡。
生理层面，人体的健康状态是一种力学平衡。骨骼的支撑力与肌肉的拉力保持身体姿态的稳定，血液循环的压力与血管的阻力维持血液流动的平衡。当这种平衡被打破，就会出现健康问题。个体通过调整饮食、加强锻炼、规律作息等方式，重新恢复生理平衡，这是对力学平衡规律的现实演绎。
心理层面，人的情绪状态也存在平衡与失衡的变化。积极情绪与消极情绪的相互制约，构成心理平衡的基础。当遭遇挫折、压力过大时，消极情绪占据主导，心理平衡被打破，出现焦虑、抑郁等状态。个体通过自我调节、与人沟通、寻求帮助等方式，缓解消极情绪，重建心理平衡，这与力学中通过调整受力恢复平衡的规律相一致。
社会关系层面，个体与他人、与社会的互动也遵循平衡规律。付出与回报的平衡、权利与义务的平衡、竞争与合作的平衡，是维持社会关系稳定的基础。当这种平衡被打破，社会关系就会出现矛盾与冲突。个体通过调整自身行为、协调利益关系，重新建立社会关系的平衡，这是力学平衡规律在社会领域的延伸。
3.2 人生中的推力与阻力：前进的动力与羁绊
力学中，物体的运动状态变化取决于推力与阻力的合力。人生的前进过程，同样受到推力与阻力的共同作用。推力是推动个体前进的积极因素，阻力是阻碍个体前进的消极因素，两者的博弈决定了人生的发展速度与方向。
人生中的推力多种多样。家庭的支持、朋友的帮助、社会的机遇、自身的能力与努力，都是推动个体前进的推力。家庭的关爱为个体提供情感支撑，朋友的帮助为个体解决实际困难，社会的机遇为个体提供发展平台，自身的努力是个体前进的核心动力。这些推力的合力越大，个体前进的动力就越足，发展速度就越快。
人生中的阻力也无处不在。自身的缺点与不足、外部的竞争压力、突发的意外变故、社会环境的限制，都是阻碍个体前进的阻力。自身的惰性会削弱前进的动力，激烈的竞争会增加成功的难度，意外变故会打乱前进的节奏，社会环境的限制会压缩发展的空间。这些阻力的存在，使得人生的前进过程不可能一帆风顺。
个体的成长与发展，本质上是不断克服阻力、强化推力的过程。通过学习提升自身能力，减少自身缺点带来的阻力；通过积累人脉资源，增强外部推力；通过调整心态，以积极的态度应对挫折与压力，将阻力转化为前进的动力。在推力与阻力的不断博弈中，个体实现自我成长与人生价值的提升。
3.3 人生中的能量转化：积累与释放的智慧
力学中的能量守恒定律表明，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式。人生中的努力与收获，本质上也是一种能量转化的过程。个体通过学习、实践积累能量，在合适的时机释放能量，实现人生目标的达成。
人生中的能量积累是一个长期的过程。学生时代的知识学习，是积累认知能量；工作后的实践经验积累，是积累能力能量；日常生活中的人脉积累、心态调整，是积累社会能量与心理能量。这些能量的积累过程往往是枯燥且漫长的，需要个体具备耐心与坚持的品质。就像力学中物体被举高的过程，需要外力做功积累重力势能，人生的能量积累也需要个体持续付出努力。
能量的释放是实现人生价值的关键。当个体积累的能量达到一定程度，在合适的机遇下释放出来，就能达成预期的目标。创业者在积累了足够的资金、技术与经验后，抓住市场机遇创办企业，将积累的能量转化为商业价值；科研工作者在长期积累的基础上，突破技术瓶颈，将积累的认知能量转化为科研成果；普通人在工作中积累的能力能量，通过高效完成工作任务转化为职业发展的动力。
人生中的能量转化需要把握好时机与节奏。过早释放能量，会因能量积累不足而导致目标无法达成；过晚释放能量，会错失机遇，使积累的能量失去价值。就像力学中物体的能量转化需要合适的受力条件，人生的能量转化也需要个体精准把握机遇，在积累与释放之间找到平衡，实现能量的最大化利用。
3.4 人生中的惯性定律：习惯与改变的博弈
牛顿第一定律（惯性定律）表明，物体具有保持原有运动状态的性质，除非受到外力作用。人生中的习惯，本质上就是一种“惯性”，个体在习惯的作用下，保持着稳定的行为模式与生活状态。改变习惯的过程，就是通过外力打破惯性、建立新惯性的过程。
好习惯是人生的积极惯性，能够推动个体不断前进。规律作息的习惯让身体保持健康状态，持续学习的习惯让能力不断提升，诚实守信的习惯让社会关系更加稳定。这些好习惯一旦养成，就会成为个体的自觉行为，无需刻意努力就能维持，为人生的发展提供稳定的动力。就像力学中物体在匀速直线运动状态下，无需外力就能保持运动，好习惯也能让个体在人生道路上稳步前行。
坏习惯是人生的消极惯性，会阻碍个体的成长与发展。拖延的习惯会导致任务堆积，影响工作与学习效率；沉迷娱乐的习惯会占用大量时间，影响自我提升；消极悲观的习惯会降低情绪韧性，让个体难以应对挫折。这些坏习惯的惯性一旦形成，就会让个体陷入不良的行为模式，难以自拔。要打破消极惯性，就需要施加足够的“外力”，即个体的意志力与行动力。
改变习惯的过程是艰难的，因为惯性会抵抗外力的作用。个体需要通过明确目标、制定计划、持续坚持等方式，不断施加“外力”，逐步打破旧习惯的惯性，建立新习惯的惯性。这个过程就像力学中推动静止的物体运动，需要克服静摩擦力的阻碍，一旦物体开始运动，维持运动所需的力就会减小。当新习惯的惯性形成后，个体就能在新的行为模式下稳定发展。
4.1 力学为电影与人生提供底层逻辑
力学规律是客观世界的运行法则，不仅为电影创作提供了逻辑支撑，也为人生实践提供了底层指引。电影创作若违背力学规律，就会失去真实感；人生实践若无视力学规律，就会遭遇挫折。遵循力学规律，是电影成功创作与人生顺利发展的基础。
电影创作者通过精准运用力学规律，构建出令人信服的虚拟场景，让观众产生情感共鸣。人生个体通过深刻理解力学规律，将其运用到生理健康、心理调节、社会交往、事业发展等各个方面，实现人生的平衡与发展。力学规律就像一条隐形的线索，将电影创作与人生实践紧密联结起来。
4.2 电影为力学与人生搭建沟通桥梁
电影作为一种大众艺术形式，将抽象的力学规律转化为具象的视觉场景，让普通观众能够直观理解力学原理。同时，电影通过场景隐喻，将力学规律与人生哲理相结合，让观众在欣赏电影的过程中，感悟人生中的力学智慧。
科普类电影通过生动的画面与通俗易懂的讲解，向观众普及力学知识，激发大众对科学的兴趣；剧情类电影通过角色的经历与选择，展现力学规律在人生中的映射，让观众在情感体验中领悟人生哲理。电影搭建了力学知识传播与人生智慧传承的沟通桥梁，促进了科学与人文的融合。
4.3 人生为力学与电影提供实践源泉
人生实践中的各种现象与体验，为力学研究提供了丰富的实践素材。力学学科的发展，离不开对人生实践中各种力学问题的研究与解决。同时，人生中的喜怒哀乐、挫折与成功、选择与坚守，为电影创作提供了源源不断的灵感。
力学研究通过解决人生实践中的实际问题（如建筑安全、交通出行、医疗健康等），服务于人类社会的发展；电影创作通过展现人生中的各种场景与情感，反映社会现实，传递人文关怀。人生实践是力学研究与电影创作的源头活水，推动着科学与艺术的不断发展。
力学、电影与人生，三者相互关联、相互滋养。力学规律是底层支撑，电影艺术是呈现载体，人生实践是最终归宿。理解力学中的平衡与失衡、推力与阻力、能量转化、惯性等规律，不仅能帮助我们更好地欣赏电影作品，更能指导我们的人生实践。
在人生道路上，我们可以像电影中的角色一样，借助力学规律突破困境；像力学研究中的探索者一样，保持理性与严谨；像电影创作者一样，拥有创意与情怀。在力学的客观规律中把握人生方向，在电影的艺术表达中感悟人生智慧，在人生的实践过程中践行力学原理，最终实现个体的平衡发展与自我超越。
力学让我们理解世界的运行法则，电影让我们感受世界的多元魅力，人生让我们践行世界的发展规律。三者的共生与互鉴，构成了人类对世界认知、表达与实践的完整闭环，推动着我们不断探索未知、追求美好。
据悉，“作者面对面”读书会是由北京大学校友创业联合会首任会长、北大纵横创始人、纵横读书会会长王璞总策划，纵横读书会秘书长陈保辰总发起，联合全国多家读书会携手推动的公益读书项目。北大纵横2024年3月1日起举办“作者面对面”相关读书活动，邀请作者在读书会上介绍优秀作品及创作背后的故事，读者在活动现场聆听作者分享，“零距离”与作者交流。