分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

科學寶可夢 #111 鐵甲犀牛:不如叫石墨烯牛

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!每個星期周末跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

不要連牠也被獵到絕種 #111 鐵甲犀牛

圖/ubasuteyama – DeviantArt

不管是動漫、空想、還是寶可夢世界,都有一些生物擁有一些令人匪夷所思的生理特性,例如:由黃金打造的外皮、鑽石做的身體……等[註1],這些特性最有趣的地方就是它們都是現實中真的存在的物質,但以一種很神奇的方式存在於生物身上。

現實世界我們有幾丁質碳酸鈣這類東西可以組成生物外殼,但我們就是沒聽過身穿鐵甲的生物(很可憐穿著鋁罐的寄居蟹不算)。原因很簡單:麻煩——重量麻煩、替換麻煩、取得麻煩、對身體代謝也沒幫助。

但這裡我們卻有一個莫名的傢伙,默默地藏著強大又珍貴的前衛物質在他的體內。

 鐵甲犀牛巨大的骨頭比人類硬 1,000 倍,可以輕鬆地撞飛大型拖車。」(藍、葉綠[註2])

比人骨硬 1,000 倍,所以是多耐撞?

比人類硬 1000 倍?聽起來很厲害,但到底是有多誇張呢?

閃喔~圖/GIPHY

首先我們需要知道一些人骨的數據,老實說這並不容易,儘管人類老早就開始在研究骨頭了,但人骨的物理性質近幾年還是一直在更新[註3]。從筆者找到的資料,人類硬骨平均密度大概是 1,000~1,200 kg/m3,並且有著 130 mpa(帕斯卡)的極限抗拉強度。

至於從鐵甲犀牛的敘述,表示牠的骨頭是人類強度的 1,000 倍,那麼就應該是指他的極限抗拉強度是 1000 倍。我們先不管密度,簡單地把人骨的極限抗拉強度乘以 1,000 倍,我們得到 130,000 mpa,也就是每平方公尺可以承受 130,000 牛頓的力。

這個數字,基本上已經是物質硬度表峰頂的程度了,也就是在材料試驗機中,鐵甲犀牛的骨頭差不多是可以承受一台時速 60 公里行駛車子撞擊的強度,所以只要鐵甲犀牛不要跑超過時速 60 公里,牠大爺不管怎麼亂衝亂撞大概都無所謂吧~

大哥你是認真想騎牠的嗎?圖/Pokémon Wiki

很有趣的是,這個數字並不夢幻,因為查查極限抗拉強度表,你會找到一個物質擁有一樣的抗拉強度——石墨烯

石墨烯這個有諾貝爾獎認證的神奇物質這裡就不多做介紹了,有興趣的人可以去搜尋無數的泛科學文章這裡我想聚焦在它的重量上:根據 2010 年諾貝爾物理學獎的研究中提到,1 平方公尺的石墨烯重量是 0.77 毫克(mg),是 1 平方公尺紙的 0.001%,但他只有單原子的厚度。

現在問題來了,要擁有這樣的強度,鐵甲犀牛的內部骨骼勢必是疊合非常緊密的石墨烯,而且石墨烯應該才佔牠體重大概沒多少吧!從其他犀牛的身高體重做很大約的推算[註4],身高 1 公尺,體重 115 公斤的鐵甲犀牛只不過比同體型的犀牛重一點點,如果石墨烯基本上沒有什麼重量,那牠的鐵甲可能就真的是很重了。

能輕鬆撞飛拖車是要多快?

現在來到圖鑑的後半段:可以輕鬆地撞飛大型拖車」,一台大型拖車重量可 60 公噸[註5],一隻體重 115 公斤的鐵甲犀牛竟然可以撞飛這麼重的東西?怎麼覺得牠應該跑太快了……假如鐵甲犀牛撞到拖車立刻停下,能量全部轉移,而拖車在 3 秒內向後飛了 10 公尺,從動量守恆,我們計算得到鐵甲犀牛速度是時速 270 公里!!!

斷了~都斷了(圖/reviewing pokemon)

這豈不是超出範圍了,好不容易身體裡面長了強大的石墨烯,結果為了展現自己多強大,一撞就骨折了,就算你有鐵甲」,在這種撞擊力下還不是都碎了,這還是沒辦法保護你啊!

只好祈禱鐵甲犀牛們無法跑那麼快,托車沒那麼大台了,他們可能是世界最豐富石墨烯來源啊!

(開玩笑的~ 狩獵動物並不好,請大家保護犀牛。) 

註解

  1. 這些標榜用鑽石、黃金打造的怪獸或人物通常都有神奇的體重或生態,例如從攝食的泥土中取得,到底是要吃多少土才能長成這樣,人類吃下蝦子的甲殼也不會長出來,只會從大便排掉而已。
  2. 除了這篇文章中的敘述之外,R 編另外一個很想分析的是「非常強大,可以撞倒摩天大樓」(鑽石、火紅、紅、綠),但這取決於各種撞法和大樓工法,所以最後作罷。其他敘述例如「腦子只有一根筋所以只能考慮一件事。開始猛撞後到睡著前都不停下。」(黃、銀、魂銀);「只能記住一件事,一開始衝就忘記理由了,因為會馬上忘掉。」(水晶、藍寶石)…..等,全是在笑鐵甲犀牛的智商。
  3. 根據 R 編找到的資料,1996 年時一本牛津的醫學課本記載骨質密度是 1000~1200 kg/m3,1999 年的ㄧ本人體的物理學記載是 1900 kg/m3,但這個數字是指單純的密度,到 2000 年時變成 1000 kg/m的骨質密度……幸好後來沒什麼用到這個,要不然又要考慮鐵甲犀牛的骨質了。
  4. 一般犀牛身高大約是 2 公尺,體重 3 公噸,至於剛出生的小犀牛身高大約 70 公分,體重 60 公斤,由於很難找到每一種犀牛的長寬高,所以利用目測的體積與體重的關係大約求了鐵甲犀牛這個體型的體重,差不多是 100 公斤。
  5. 在各種貨車橫行的美國,這數字從 10 公噸到 70 公噸都有,根據長榮貨運的介紹,光是裝滿的貨櫃本身都有幾十公噸了。這裡既然是說大型貨車,那就找大一點啊。

參考資料:

  1. Pokemon Database
  2. 維基百科(犀牛拖車強度石墨烯
  3. The Physics Facts Book: Bone Density
  4. Rhino Resource Center
  5. 長榮貨運:貨櫃重

你的行動知識好友泛讀已全面上線

每天有成千上百則內容透過社群與通訊軟體朝你湧來,要從混雜著偽科學、假消息、純八卦的資訊中過濾出一瓢知識解渴,在這時代似乎變得越來越難?

為了滿足更多跟我們一樣熱愛知識與學習的夥伴,現在我們很害羞也很驕傲地宣布,手機閱讀平台——泛讀 PanRead iOS 版和「泛讀」Android 版都上架啦!使用後有任何心得或建議,都歡迎與我們分享喔

立即下載 優質知識不漏接

 

 

 

關於作者

Rock Sun

泛科學的實習編輯,目前就讀台大生物環境系統工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但這或多或少已經不重要了。除了環境外,也對太空科學和科普教育有很大的興趣。在吊車尾的物理數學影響下,多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。