小蓮的盪鞦韆比雲霄飛車還恐怖！—《空想科學讀本 3》

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

文／特公盟葉于莉

鞦韆是每個孩子心目中最愛的遊具之一，我的小孩也不例外。我記得她三歲時每到公園，第一個想要玩的便是盪鞦韆，對於當時身高不到 100 公分的小小身軀，上鞦韆不是件容易的事，好不容易把她抱上鞦韆屁股坐穩，一邊叮嚀著手要抓緊緊喔！以為這樣就結束，可以到一邊納涼了嗎？

錯！才拿起手機剛要滑就馬上聽到有人呼喊：「媽媽幫我推！」，只好變成人肉機械手，一推就是好幾個月。眼看孩子又長大了一些，卻還是需要媽媽幫忙推，而她的朋友已經在隔壁的鞦韆自己盪到要飛上天了，我不禁在心裡暗想；一定要趕快讓孩子學會自己盪鞦韆，不然人肉機械手遲早會有廢掉的一天！

但是到底要怎麼讓她學會自己盪鞦韆呢？想想自己的經驗，不過就是盪出去的時候把腳伸直，往後盪回來時再把腳勾起來，就這麼簡單而已到底有甚麼好說的呢？但是怎麼能夠使擺盪的幅度越來越大？改變姿勢的理由是甚麼？隨意胡亂動也能越盪越高嗎？我決定還是自己先研究清楚再來教小孩吧！

盪鞦韆就是一個單擺系統

盪鞦韆就是一個單擺系統。甚麼是單擺呢？簡單的說，用一條線或繩索固定在一端，在另一端懸掛一重物，就能形成一個基本的單擺。再回頭看看孩子們玩的鞦韆，他們抓得牢牢的那兩條鐵鍊（或繩）不就像是單擺的線？而鞦韆的椅墊或是再加上坐在上面的人，不就剛好形成了另一端的擺錘嗎？

瞭解這一點後我們就可以用鞦韆做個簡單的實驗。我把實驗分成兩部分來操作：

首先先維持鞦韆是沒有人坐的狀態，接著把鞦韆座椅往後拉高到一定的高度（要記住這個高度因為稍後還會需要），把座椅放掉同時計時，然後等座椅盪回到原點時按下結束，我們把這個數字記下。

第二次時把小孩請上座椅，之後的步驟就跟第一個部分一樣（記得兩次高度要一致），我們也把這次碼錶上的數字記下來。

這個數字代表的就是鞦韆的週期，也就是從起始點放開後再盪回原點所經過的時間。最後比較兩個週期會發現，兩次所花費的時間差不多。這是因為單擺的週期在排除空氣阻力的情況下只會受擺長所影響，而鞦韆的擺盪週期會取決於支點到座椅的長度，長度越長週期越長，反之長度越短週期越短。以實際的鞦韆來舉例說明，如果是一架 160 公分高的鞦韆，擺盪一次的時間大約是 2.2 秒，「理想狀態下」我每分鐘要幫小孩推 27 下；換成另一架 220 公分高的鞦韆，擺盪一次的時間約是 2.7 秒，「理想狀態下」每分鐘需要推 22 下。相較之下我當然選需要推的次數較少、手廢掉的可能性較低的高鞦韆啊！

由此可知，每個鞦韆都有其特定的擺盪週期，而週期的倒數等於頻率，因此不同鞦韆也有不同的特定頻率。如果要讓鞦韆越盪越高，我們只要順應著鞦韆的頻率施力，此時鞦韆系統會產生共振，也就能輕易地讓鞦韆盪高。那麼施力的時機到底是甚麼時候呢？最簡單又恰當的時間點是在瞬時速度為 0 的時候，也就是當鞦韆盪至兩端最高處開始落下前，施力方式可以是手順勢推一下，或是在鞦韆上的人自己對系統作功。

如何在鞦韆上越盪越高？

我們都知道如果只是坐在鞦韆上甚麼都不做的話，鞦韆只會維持靜止不動；要動起來，就是要對鞦韆輸入能量。那麼身體動作的改變到底怎麼產生能量？以下將會分別以站姿和坐姿擺盪說明其中的原理。

站姿擺盪

站立盪鞦韆是非常有趣的體驗，只可惜現在能讓孩子站著盪的鞦韆寥寥可數，不是整體高度太低，孩子站著會撞到頭，就是都換成了軟式椅墊，缺少穩固的立足點。

回憶小時候站著盪硬式座椅鞦韆，應該都知道如果要讓鞦韆盪高，在往前盪時膝蓋要微彎蹲低，有的人甚至是完全下蹲，然後盪至最低點時身體再立起。為什麼這樣就能愈盪愈高呢？其實是在蹲下與站立的過程中，鞦韆系統中的質心 （鞦韆座椅與人的質量中心）位置會產生變化。

當鞦韆盪至最低點時速度最大，繩張力 T_a 是重力與向心力的和，人從蹲下轉為站立，會讓質心位置往上移動，重力位能因此增加，而系統的能量也同樣增加；當鞦韆盪至最高點時又把身體蹲低，質心位置因此下移，繩張力 T_b 等於重力的分量 mg cosθ。由上述我們可以得知：T_a > T_b，由於質心上下移動的距離大致相等，系統增加的總能量（也就是 T_a 作功減掉 T_b 作功）會是正的，相當於持續輸入能量而使得鞦韆愈盪愈高。站立盪鞦韆的秘訣就是：在兩端最高處時蹲下，在靠近中間最低點時站起。

坐姿擺盪

坐姿擺盪的動力來源之一與站立擺盪一樣，也是藉由質心位置的改變，繩張力的正功大於負功來增加系統動能。我們會教孩子：「往前盪出去時身體向後靠、小腿伸直；當盪到前端的最高點時將身體往前傾、小腿向座椅下方勾起」。

由側面看孩子盪鞦韆，將位置分為左右兩邊高點、中間為最低點。從左邊往下盪時，由後靠轉為前傾的過程產生動作的轉換，盪至中間點時身體趨向打直，此時質心位置往上移動，盪至左右兩側時的動作則會使質心下移，不過與站姿擺盪相較之下，坐姿時質心沿著繩子位移的幅度較小，所產生的動能也比較不明顯，這種作功的方式其實只是輔助。下面即將介紹同樣這幾個動作，對系統的動能還有哪些影響。

圖中顯示的是從側面看孩子盪鞦韆，用以解釋其中「角動量」的變化。讓我們再次回憶一下盪鞦韆的動作，在往後盪至最高點時身體會往後靠並且腳打直，可以把這個動作想成身體以臀部為中心做逆時針旋轉，身體的旋轉增加了鞦韆此時向前的角動量。相反的，向前盪至最高點時身體前傾小腿下勾，這個動作身體以臀部為中心做順時針旋轉，同時增加了鞦韆向後盪的角動量。整體而言，坐姿盪鞦韆的過程，等於我們擺動身體變化繞著質心旋轉的角動量，從而增加質心繞著鞦韆支點旋轉的角動量。

國外還有學者特別針對盪鞦韆運動作了研究，研究中發現，在盪鞦韆過程中，因為頭部跟腳的動作產生旋轉增加鞦韆的角動量，是主要使鞦韆盪高的能量來源；而通過鞦韆支點的質心隨繩子產生位移，並透過繩拉力作功的動能則是次要的。不過前者會隨著振幅的增加而降低比例，相反的，後者則會稍微增加。¹

盪鞦韆與安全的距離

你有仔細觀察過遊戲場內鞦韆的佔地範圍嗎？如果有的話，你會發現鞦韆通常與其他設施都保有一定的距離，尤其鞦韆前後更要留空，這段留白的範圍與鞦韆架的高度大有關係，鞦韆架高度會影響鞦韆鍊的長度，而鞦韆鍊的長度，又關係著如果小孩想當空中飛人從鞦韆飛出的距離！

以一架高 200 公分，鍊長 160 公分的鞦韆來說，如果小孩從鞦韆的極限高度（與鞦韆架齊高）往前盪，到最低點時瞬間速度最大可以達到每小時 20 公里，同一時間如果手放開向前飛出的距離大約是 162 公分；如果是在最低點過後的中間放開，向前飛出的距離大約離鞦韆是 270 公分；若是在極限高度鬆手，因為瞬時速度是零，大約就是落在比鞦韆鍊長度再多一點的地方。

上述這幾個例子都是以自然落下去計算，但別忘了小孩哪會給你乖乖落下，一定是再加上往前跳的動作。所以在兒童遊戲場設備的法規中明訂，鞦韆的前後需各留有鋪面到鞦韆樞紐的兩倍距離，而且鞦韆架往外向任何方向測量 183 公分都算是它的使用範圍，跟其他遊戲設備的距離也要在 274 公分以上。

盪鞦韆能夠轉一圈嗎？

女兒的朋友運動細胞很強大，盪鞦韆時總是喜歡讓自己飛得比鞦韆架還高，我站在一旁心裡暗想：要是可能的話也許她會轉一圈吧！想像歸想像，但這在現實裡的公園鞦韆是不會發生的，那是因為一旦我們擺盪的弧度達到 180 度，會使得鞦韆鏈條受重力影響而往下墜，再也無法維持一直線，繩張力也因此不能在弧型的最高點處具有垂直分量，換句話說繩子拉不住東西，我們便不能靠繩張力作功讓自己抬升更高了。因此公園的鞦韆是有其極限的。

但請注意，這裡說的不可能轉一圈指的是使用撓性鞦韆練（繩索、鍊條等等）的擺盪。如果鞦韆連接構造是硬質桿狀物（鐵桿、木竿、竹竿等等），再搭配經過特殊設計的鞦韆架本體，鞦韆是有可能轉 360 度變風火輪的喔！

新式鞦韆介紹

鳥巢鞦韆

主要構造是以繩索包覆的環型結構，圓圈內部由繩網交織而成；有的則是整個用塑膠而製成的一個大圓盤。使用者可躺或坐或站在上面。躺或坐的時候比較難施力，尤其邊框愈厚的話就更難以坐姿改變質心位置去提供系統能量，所以通常需要其他人幫忙推，或是以站姿擺盪對系統做功。

如果是以站立的方式，可以把腳放在圓圈上以鞦韆架為中心的前後兩側，盪至最高點時將高點那側的膝蓋彎曲，同時身體也向同一側壓低，至低點時身體打直讓質心上移，如此反覆便可讓鞦韆擺盪。也可以試試雙腳踩在同一側像踩硬板鞦韆的方式，但重心要拿捏否則容易往一邊傾斜！

擺盪大索（Rope-end swing）

由數條粗繩索交錯集合構成一條更粗的大繩索，形成供站立或跨坐的主體結構，兩側以同樣間距設有數條鋼索與鞦韆架上方相連，由側面看過去，孩子彷彿騎在龍身上。有人可能會覺得疑惑：「這也算鞦韆嗎？」其實它相當於把好幾個鞦韆以前後的方式串連在一起，等於是一個前後加長型的鞦韆，而且還能以面對面的方式乘坐，孩子在上面遊戲的同時可以一邊看著朋友或爸媽，樂趣無窮。

乘坐時雙腳分開跨坐在大索上，擺盪方式如同在鞦韆上一樣，往後盪至最高點時將背部向後靠並將腿伸直使質心移動，接著向前盪時逐漸恢復姿勢，至往前最高處時身體前傾腳回勾。另外也可以雙腳一前一後以站姿擺盪：在前後最高點時彎曲膝蓋壓低身體，在最低點抬起身體改變質心位置便可帶動鞦韆。

不過你會發現通常都是站在最前端跟最末端的孩子最賣力，這是因為在這兩端力矩最大，比較好施力的結果也使得大索能擺蕩的幅度最高，中間的人就好好坐著享受速度快感，也是挺不錯的選擇！

作者介紹：

• 特公盟（還我特色公園行動聯盟）
  為了推廣多元特色的兒童遊戲空間，讓孩子能在專屬自己的空間中長成自己，特公盟這一群認真自學的媽爸及成員，除了把相關的法條和 CNS 國家標準中相關規定研究透徹，還進一步開始解構剖析設計相關各種細節，讓每一位公民參與的親子，都能成為兒童遊戲空間的專家。
• 葉于莉
  大學化工系畢業後，卻以電腦工程師踏入職場，但仍心繫生物、動物學及化學等領域。成為全職媽媽後，轉而全心投入孩子，一天 24 小時相處下來，發現孩子可以不吃但不能不玩，原來遊戲對其身心發展無比重要，於是加入特公盟一起爭取兒童遊戲權、翻轉兒童遊戲場。

參考資料：

1. Auke A. Post, Gert de Groot, Andreas Daffertshofer, and Peter J. Beek. (2007). Pumping a Playground Swing. Human Kinetics Journals, 11, 136-150.
2. CNS 12642:20116 A1043, 8.6 鞦韆

你還記得小蓮玩的盪鞦韆嗎？在卡通《小天使》的片頭中，小蓮一面隨著主題曲的歌聲，一面盪著長～長的鞦韆。小鳥飛舞歌唱，藍天白雲朵朵，背景是美麗的瑞士阿爾卑斯山……，多麼溫暖和諧的光景啊。只不過，有件小事始終令我很在意。

那架鞦韆的繩子，也未免長得太過頭了吧？

時速七十九公里衝衝衝

可惜的是，電視的畫面裡並沒有照出整架鞦韆的樣子。不過倒是給了我們一個關於鞦韆長度的提示，那就是鞦韆往返的時間，也就是擺動的週期。在無視擺線或繩子本身重量的情形下，單擺的擺動週期，取決於從支點到擺錘重心之間的長度，而與擺錘的重量或擺動的振幅都無關。在公園中常常可以看到長約 2 公尺左右的鞦韆，其擺動週期約為 2.8 秒。

根據租來的錄影帶畫面，來測定小蓮盪鞦韆的擺動週期。小蓮的鞦韆從盪到最前方空中停止的那一瞬間開始，直到盪到後面停止的那一瞬間為止，大約要花 6 秒，也就是說整個擺動週期約為 12 秒。為了預防萬一，我還把繩子的重量也一併考慮計算進去……。咦？擺長為 37 公尺？這也太長了吧？快跟身高 40 公尺的超人力霸王有得拚了啊！

這麼長的鞦韆，當然盪起來的高低落差也大得不得了，而且盪到最低點時的速度也應該會很快。把錄影帶的畫面靜止下來，用量角器量一下擺動的角度，可以發現她盪到最高點時繩子呈 70 度傾斜。這小丫頭很明顯地盪鞦韆盪得太過頭了！因為高低落差達到 25 公尺啊！這相當於從八層樓高的地方盪下來到地面上，而且在最貼近地面時，最高速度達到時速 79 公里【圖１】！

這太可怕了吧，就連東京迪士尼樂園的雲霄飛車「太空山」，最高時速也只有 50 公里。盪鞦韆還沒有安全帶可綁，只能靠屁股下面那條狹窄的木板和兩手抓住繩子而已。而且還是來回往返，特別是朝後方盪過去的時候，恐怕會嚇到心跳停止。

鞦韆要掛在哪兒？

仔細看卡通裡的畫面，在小蓮腳下遙遠的下方，還可以看到教會的鐘塔。看來小蓮是在非常高的空中玩盪鞦韆的。從目測來看，大約是在 100 公尺左右的高度吧。

在日語版主題曲的歌詞中有這麼一句：「口哨聲為何連遠方都聽得到？」聽起來這是個非常簡單的問題，那是因為妳在那麼高的地方吹口哨啊！聲音會朝向全方位呈圓頂狀傳播開來。就如同雲雀或鳶的叫聲一般清晰可聞，因為在毫無障礙物的高空中，聲音極容易傳達到地面上之故。

話說回來，在 100 公尺的高度上進行時速 79 公里的單擺運動，這也太危險了吧，正常人根本不可能受得了。可是小蓮卻能一面天真爛漫地笑著一面做出這種事，此等精神力真是非比尋常啊。

但是，還有一件事更令人在意。這架大鞦韆是掛在哪裡的啊？還有，小蓮又是如何坐上這架超級大鞦韆的啊？

日語版主題曲中，一開始就有這麼一段歌詞：「告訴我吧，牧場上的樅樹啊……」由此看來，小蓮的生活圈內似乎是有棵著名的大樹。能想得到的裝設鞦韆的地點也只有這兒了。世界上最高的樹是美國加州的紅杉，樹頂高約 110 公尺。不過只有如此高度，還不足以拿來掛小蓮的超級大鞦韆。

既然鞦韆的橫板位在 100 公尺的高空，上面還有長達 37 公尺的繩子，所以這棵牧場上的大樅樹還得要在 137 公尺的高處有長一根夠粗狀的橫枝，才能把鞦韆掛上去。真要有這種樹，就算早已枯死了，也可以輕鬆拿到「世界第一神木」的名號啦！而且保證被列入世界遺產！

不過，要坐上這鞦韆，可就麻煩了。「今天天氣真好，去玩盪鞦韆吧！」每當小蓮天真無邪地做出以上決定，接下來她就要先爬上這棵世界遺產級超巨型神木，完成了垂直攀登 137 公尺的壯舉之後，接下來再爬到橫枝上，然後沿著繩索溜下去到 37 公尺下方的橫板上坐好，接著全身開始躍動，慢慢地讓鞦韆盪起來，越盪越高，越盪越快，終於達到超過雲霄飛車的超高速……！

阿爾卑斯的少女，每天都是過著像逆天強者一般的日子啊【圖２】。

接下來還更刺激？

那，玩夠了之後呢？該怎麼做？

普通想來，應該只能依循原來的路線倒著回去才能下鞦韆。也就是先要抓住繩子垂直攀登 37 公尺，爬到樹上之後，再從 137 公尺高的樹幹上溜下來。這可也相當不容易，萬一盪鞦韆盪得太過頭導致體力消耗殆盡，一個不留神就有可能從上面摔下來。這種玩具還真是有夠危險的。

不過在電視畫面裡的小蓮可沒那種鬼空閒慢慢窮耗，她是直接從鞦韆上面向前一跳！然後就這樣直接乘坐在雲朵上飛翔，還朝著地面上的小豆子揮手……。

唔，這種情形又該怎麼解釋呢？

從科學的角度來考量，騰雲駕霧也並非不可能做到，只要在雲層內部持續地發生上升氣流，而其風速又和人體下墜的速度相同就行了。舉例來說，高空跳傘時下墜的速度是時速 200 公里，所以只要下方有相同速度的風吹上來，小蓮就可以停留在空中了。

但是，時速 200 公里的風就是秒速 56 公尺的風速啊。要產生這種上升氣流，除非是龍捲風。這種狀況下，地上的小豆子和小山羊等等也都該被一起捲上天了才對啊？更何況阿爾卑斯山區竟然會颳起龍捲風，這根本就是破紀錄的氣象異變了啊！

雖然有人會覺得這只是動畫的演出手法罷了，不過既然都走到這一步了，就乾脆用現實的角度思考到底吧。小蓮最後還是得從雲端上下來落地的，那她能飛多遠呢？飛得最遠的時機，就是在 33 度的時候飛出去，此時她的最大到達距離為 1050 公尺，而且著地瞬間的速度是時速 180 公里！

原來如此啊，跟這個驚險刺激的程度相比，那時速 79 公里的盪鞦韆對她來說根本是小菜一碟嘛，難怪難怪……。

垂直升降合計為 137 公尺，接著再進行時速 79 公里的單擺運動，然後再用時速 180 公里的速度跳下來著地！話說小蓮當時只有八歲，這小丫頭是如何鍛鍊出如此強健的體魄的啊？告訴我吧，（宮崎）老爺爺！

• 阿爾卑斯山少女片頭曲。從片頭曲中，可以清楚看見以上所探討的種種天（刺）真（激）畫面。影／youtube

本文摘自《 空想科學讀本 3 》，遠流出版。