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盤點動漫中的冰系能力!青雉、艾莎到底誰比較強?——《空想科學讀本:空想世界排行榜》

遠流出版_96
・2019/03/19 ・5386字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

說起怪獸或西洋惡龍的得意絕招,那就是噴火啦!以能力來說可算是王道中的王道了。相對於此,也曾偶爾出現過「超低溫」或「冰凍」之類的能力。

最早的冰與火對抗電影:《大怪獸決鬥.神龜對巴爾貢》

說到「火焰 VS 冰凍」,的確是會令人期待的場景呢。

直接把「火焰與冰凍對抗」當成題材的作品,首見於 1966 年的電影《大怪獸決鬥.神龜對巴爾貢》,噴火的神龜與能吐出冷凍液的巴爾貢在大阪決戰。設定上,巴爾貢的冷凍液是攝氏零下 100 度。第一戰裡巴爾貢獲得壓倒性的勝利,把神龜冰凍在大阪城後悠哉地離去。後面的電影就是巴爾貢對自衛隊,故事就是這樣了。然而到了最後,似乎是經過一段很長的時間,神龜終於解凍復活,所以雙方再度交戰……。

火焰 V.S. 冰凍
冰與火的抗爭是動漫或電影中時常加入的有趣元素。圖/pxhere

哇,這該怎麼說咧,這……確實做為一部電影來說,這樣安排比較熱鬧有趣啦,但所謂「因為過了一段時間後就會解凍」,根本完全暴露出冰凍能力的弱點了嘛!因為地球的平均氣溫為攝氏 15 度,所以就算把整個大阪城周圍全都冰封起來,要解凍也只不過是時間問題罷了。總覺得巴爾貢有夠可悲的……。

正因為有這部電影的記憶,我總認為所謂的冰凍能力,要活用在戰鬥中好像很困難吧?

然而為了寫這本書,把過往所做過的研究重新再看一遍之後,才發現這些具備冰凍能力的人們,遠比我印象裡來得驍勇善戰啊!以為這種能力很不起眼,但出乎意料的似乎並非如此。

在此,就選出優秀的冰雪能力者前五名(另有外卡選手一名)來介紹一下吧!

超~帥氣的冰雪能力,到底是怎麼一回事?

厚實的冰層
當水隨著密度的變化形成冰雪,不論是溫度或質量都具有難以想像的威力。圖/pxhere

在動畫或漫畫的世界裡,常會出現一些擁有隨心所欲造出冰雪的特殊能力的人。在許多作品中都稱呼為「冰雪能力」,但從科學上來考量,可以區分為以下兩大類型。

  • 一類是像《海賊王》(ONE PIECE)中的青雉那樣,能把眼前的水在一瞬間凍結成冰。
  • 另一類是如《冰雪奇緣》的艾莎那樣,能夠憑空造出冰塊的人。話雖如此,因為沒有水就無法造出冰,所以艾莎這一類恐怕是把空氣中的水蒸氣凍結成冰的吧。

要把冰變成水,或把水變成水蒸氣,只要供應熱能就行了。然而冰雪能力卻是相反的,是把水或水蒸氣變成冰的能力。這就必須反過來「取走熱能」才行。那要怎樣才能辦到此事呢?

就如同人類「懂得用火」遠早於「發明冷藏庫」一般,比起「給予熱能」,要「取走熱能」是比較困難的技術。

冰箱能維持冰凍的原理,便是把吸收的熱能排放別處。
冷藏庫維持冷度的原理,便是將熱能排放別處。圖/wikipedia

要說最簡單的原理,就是「把自己的身體變冷,進而使周遭冷卻下來」了吧。雖然乍看之下就像是把自身發出的「冷」向周圍傳播開來,但實際上是熱能在轉移,是自身將四周的熱能吸收了。但若是青雉或艾莎是利用這種原理的話,吸取來的熱能應該會讓自己的體溫上升,導致當場就失去了冷卻能力才對。

在現實世界裡的冷藏庫或冷氣機,是利用「液體轉變成氣體時會吸收熱能,氣體轉變成液體時會放出熱能」的原理,自冷藏庫內或室內的空氣吸收熱能,然後排放到庫外或室外。換句話說,

只是把熱能從此處移動到彼處而已,其自身的溫度並不會上升。

雖然具體的過程不明,但恐怕青雉或艾莎他們也是利用此一原理造出大量的冰或雪的吧。

青雉型 vs 艾莎型:吸收熱能越多,越費力!

那麼,能力最強的又是誰呢?如同前述,冰雪能力者可以區分為兩大類型。一種是把水變成冰的青雉型,另一種是從水蒸氣變成冰的艾莎型。

若是在「造出等量的冰」的情況下,很明顯的,艾莎型比較費力。因為由水變成冰只要進行「水冰」的變化就好,但由水蒸氣變成冰就一定要經過「水蒸氣水」和「水冰」兩個階段的變化才行。此外,要引發「水蒸氣水」的變化,這會比引發「水冰」的變化所要吸取的熱能必然更多,而且要把空氣中的水蒸氣凍結,還必須將包含它們的空氣也一起變冷才行。結果就是要把「攝氏 20 度的水變成零下 10 度的冰」與「攝氏 20 度的水蒸氣變成零下 10 度的冰」相比,艾莎型所必須吸收的熱能要比青雉型多 倍!

冰凍能力分為將水結凍的青雉型及水蒸汽變冰的艾莎型
圖/遠流出版

另一方面,要造出越多的冰,就必須要吸取越多的熱能。因此,要比較冰雪能力,必須取決於「是艾莎型還是青雉型」和「造出多少的冰」兩大要素。

這裡就以各冰雪能力者能發揮多大的力量,以及就筆者所知曾經造出最多的冰為著眼點,來計算他們吸收了多少熱量,試著選出前五名吧。為了公平起見,全部假設是在氣溫或水溫為攝氏 20 度,造出的冰則是零下 10 度的前提下做比較。

當然,在此所著眼的並不只限於各人展現最大能力的情景而已。因為他們若是認真起來,說不定還有更強的可能性。此外,這些冰雪能力者們之中也有人不只會單純的造出冰而已,還能使用冰做出超強的攻擊。所以這裡只限於他們「吸收的熱量多寡」做出排名,也請各位讀者諒解。

第 4 名 冰雪奇緣:一面歌唱一面建造冰雪城堡的艾莎!

動畫電影《冰雪奇緣》(Frozen)的艾莎公主
圖/IMDb

《冰雪奇緣》裡的艾莎是亞倫戴爾王國的公主。從小她只要一揮手就能造出冰雪。然而,她原本只是想造出冰雪讓妹妹安娜高興一下,卻不小心誤傷了妹妹。從此艾莎深深自責,為了封印自身的能力而躲在房間閉門不出。妹妹安娜卻完全不明白,為何原本要好的姊姊突然變得不跟她玩耍,只能在姊姊緊閉的房門前歌唱「妳想不想來堆雪人?」……

動畫中那座艾莎邊唱著「Let it go」邊造出的冰雪城堡非常巨大。雖然因為沒有可以作為比較的對象,所以不得不依靠目測,但由外觀上看來,大約直徑約 30 公尺,高度約 100 公尺左右,形狀近似於圓筒型。考慮到冰塊的強度,為了形成一座城堡而不被自身的重量所壓垮,其全體體積就必須有 30% 都是由冰塊構成才行。由此可以計算出冰的重量高達 萬噸!以能力類型來說當然要算艾莎型,所以其所吸收的熱量高達 130 億千卡!

第 3 名 TIGER & BUNNY:凍結大海來抓住飛船的藍玫瑰!

《Tiger & Bunny》中的英雌人物藍玫瑰
圖/IMDb

TIGER & BUNNY》中,有一群被稱為「NEXT」的特殊能力者,以超級英雄的身分活躍在世界上的故事。這群超級英雄們要和贊助廠商簽訂契約,每次發生事件都會透過現場電視轉播,依他們在解決此一事件時的貢獻度來排行。所以每年都要競爭排名。

其中有位超級英雌藍玫瑰,被稱為「超級英雄界的超級偶像」而大受歡迎,同時也是位歌手。她的能力是用冷凍液體槍凍結水,並能自由自在的操縱冰塊。所以想來她必定是屬於能把水凍結的青雉型吧。

之所以將她排名第 3,是因為她能冰凍的水量不是普通得多。在第一集的一開場,強盜劫持了飛船正要撞到停泊在港口的豪華客船時,突然港口的海水湧起了水柱,水柱瞬間冰凍並且變形成巨大的人類的手掌形,咔的一聲就抓住了飛船。這時藍玫瑰登場了,並說出「我的冰有點冰冷,將你的惡行完全掌握!」等絕招台詞。此刻,周遭的海水已經完全被凍結……

與客船相比可以看出,藍玫瑰似乎把方圓 200 公尺以內的海水都凍結了。若港口的水深為 20 公尺,冰的重量便高達 80 萬噸,吸收的熱量就有 680 億千卡!

第2名 超極謎界:能把夏季的東京冰封起來的冷凍怪獸貝基拉!

《超極謎界》貝基拉的登場
截圖/YouTube

怎麼突然列入怪獸了啊!?雖然可能會令讀者們很驚訝,不過既然是比較冷凍能力的排名,當然不能少了冷凍怪獸貝基拉啊!在《超極謎界》[註1]的故事裡,它曾經兩次展現過驚人的冷凍能力。

在第五集「貝基拉來了!」中,它能吐出攝氏零下 130 度的冷凍光線,襲擊了抵達南極的日本觀測隊。本來南極就已經有夠冷了,竟然還變得更冷,想來觀測隊也頭大不已吧?

但這裡要用來比較的是它在第十四集「東京冰河期」中的活躍過程。它竟然出現在盛暑的東京,並把所到之處都冰凍起來!因為是把盛暑的東京變冷了,這衝擊可不是普通得大。

貝基拉吐出寒氣。
截圖/YouTube

在此,就由畫面中的魄力來想像把東京 23 個區域全部凍結起來的情形吧!此外,雖然其他人都是以「從氣溫攝氏 20 度冷凍到攝氏零下 10度」為前提來計算的,但因為此一場景是限定在「盛暑的東京」,所以只有貝基拉是以把氣溫攝氏 30 度冷凍到攝氏零下 10 度來計算的。

東京 23 個區域的上空,有著 62 億噸的空氣。而東京盛暑的濕度大約平均為 70% 左右。在如此氣溫及濕度下,62 億噸的空氣中含有 億 千萬噸的水蒸氣。貝基拉也很明顯是屬於艾莎型,所以要把這些水蒸氣冷凍到攝氏零下 10 度,所必須吸收的熱能有 80 兆千卡!真不愧是怪獸,冷凍能力也不是同一個等級的啊。

第1名 海賊王(ONE PIECE):把眼前的大海凍結的海軍大將青雉!

《One Piece》動畫中的青雉
圖/wikipedia

貝基拉都只能排到第 名,意思便是第 名非青雉莫屬了。雖然本來就覺得他的凍結能力很強,但竟然比怪獸貝基拉還強,連筆者都沒預料到啊!

青雉本名為庫山,直到海軍之頂點決戰之前他都還是海軍大將之一。因為吃過涼涼果實而成為「冰凍人」,只要用手摸到就能把對方冰凍,並可以讓海嘯在一瞬間凍結成冰塊。性格極為悠閒懶散,自認當海軍的格言是「從容不迫的正義」。

他所展現最大的冰凍能力,是在偉大的航路上有座名叫長環長島的島。長環長島平常都被海水分隔成 10 座小島,但每年只有一次的大型退潮,讓 10 座小島間能自由通行。在其中一個島上,魯夫等人遇見了一位被夥伴留下來的老人。此時青雉也來了,一面躺著聽老人訴說事情,一面把整片大海凍結讓他們能渡海而行。這位任性的前任海軍大將也有好心腸的一面。

而這凍結的方式也很厲害。他把手浸在海裡,當中有巨大的海王類[註2]攻擊過來。青雉看都不看,說道「冰河時代」,然後大海所見之處就全部保持著海水波浪的形狀,連帶其中的海王類一起被凍結成冰了。

海水一直結凍到水平線上。從人類的眼睛高度看見水平線的距離大約是 公里。當然,有可能連水平線的另一側的海水也一起被凍結了,不過在此就當做半徑 公里以內、水深 10 公尺處的海水都被凍結了。這種情形下,被凍結的水有 億 千萬噸,吸收的熱能高達 82 兆千卡!

嗯,因為貝基拉是 80 兆千卡,所以只是相差分毫而已。只有這種程度的差距,基於貝基拉所冰凍的東京當天的氣溫和濕度,以及青雉冰凍的海域大小及深度,這第 名第 名的位置就算交換一下也是很有可能的啊。在此還是妥當一點,把貝基拉和青雉並列冠軍,以冰凍界的雙璧作為結論吧!可是一個人類能跟怪獸並列冠軍,也太強了吧?

註解:

  1. 超級謎界:原名〈ウルトラQ〉,或翻作〈超異象之謎〉。(編註)
  2. 海王類:《航海王》世界裡虛構的巨大兇猛海中生物。(譯註)

 

本文摘自《空想科學讀本:空想世界排行榜》,2018 年 4 月,遠流出版。

 

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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【科學寶可夢】朱/紫中的骨紋巨聲鱷 & 狂歡浪舞鴨:一個締造火焰新紀錄、一個用腳踢破音速
Rock Sun
・2022/12/23 ・3132字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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!跟著泛科空想寫手 Rock 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的戰鬥是多麼的「科學」。

骨紋巨聲鱷:火焰溫度新紀錄

Skeledirge - WikiDex, la enciclopedia Pokémon
圖/Bulbapedia

啊~火焰!

幻想世界中骨灰級的攻擊武器,也是空想科學寫作時常遇到的對手。

在過去的【科學寶可夢】中,火焰已經不是第一次出現了。第二篇關於噴火龍的科學中就有稍微提到,後來因為鴨嘴火龍和火伊布的圖鑑敘述都有提到他們火焰的溫度,所以在同一篇一起分析過,但那已經是第一世代寶可夢的事了~ 現在圖鑑都來到 900 號了,事情果然很不一樣。

溫柔的歌聲能治癒聽者的靈魂,會使用攝氏 3000 度的火焰把敵人燒成灰燼。」——骨紋巨聲鱷紫版敘述註1

骨紋巨聲鱷的敘述很直接,就是直接說出了牠噴出的火焰溫度,這簡直是一個福音,這樣我們就不需要到處拼湊,可以直接地將這個數字與過去的幾個得到的火焰溫度做比較。

噴火龍:至少 1400 ℃

鴨嘴火龍:1200 ℃

火伊布:1650 ℃

火爆獸:800℃

骨紋巨聲鱷:3000℃

這也太高了吧!?先別說生物怎麼有辦法產生這種高溫註2,真的要把人燒成灰燼哪裡需要 3000℃ 啦!

就算燒成這樣只要幾百度應該就夠了。圖/維基百科

一般把屍體燒成骨灰的火葬場,溫度只需要 1000℃ 就夠了,3000℃ 根本是大材小用,而你知道這個溫度能夠辦到什麼事嗎?

絕大部分我們知道的物質在這種溫度下都會熔化或者汽化,能夠倖存的元素大概只有鎢、錸、鋨這幾個金屬還有一些特殊的聚合物了;如果燒的是人的話,別說是燒成灰,整個身體一定在一陣白光下消失的無影無蹤……因為在這種溫度下,火焰不會是正常的橘紅色,而是白色的。

這時如果骨紋巨聲鱷的訓練師就直接站在它旁邊,就算不是被直接擊中,他那超過岩漿溫度兩倍的 3000℃ 火焰所散發出的熱氣和輻射熱註3,應該足以讓訓練師瞬間嚴重灼傷,再加上強光,這絕對是不支倒地然後變成逐漸變成焦屍,然後跟四周的花草樹木付之一炬。

所以如果要叫你的骨紋巨聲鱷使出噴射火焰的話,記得先閃的非常非常遠,放招後遠距離收回寶可夢,然後趕快離開被焚化、整個燒得亂七八糟的現場。

「我只是叫我的骨紋巨聲鱷用一下火花」。圖/envato.elements

狂歡浪舞鴨:這到底是哪一國的超強踢腿舞啊?

圖/Bulbapedia

如果要說格鬥系的寶可夢要怎麼在圖鑑中誇耀他們的力量,最常用的方式就是:把東西丟出去或弄壞。

在以前的的腕力+豪力+怪力的文章中,我們可以看到各種誇耀寶可夢力氣的方式,例如、「能夠跟 100 個成年人角力把他們摔出去」、「可以用一隻指頭舉起相撲選手」、「有辦法舉起一台垃圾車」、「把人打飛到地平線彼端」……等。

而這次,我們的狂歡浪舞鴨的特技是能夠踢翻一台卡車。

只要一腳就能踢翻卡車的強韌腳力,展現充滿異國風情的舞蹈。」——狂歡浪舞鴨朱版敘述註4

要計算這有多誇張,我們需要知道一個非常重要的資訊……究竟是哪一種卡車呢?

卡車這種交通工具有非常非常多的規格,最輕的例如小皮卡只有 2~2.5 公噸,最重的可以達到 15 公噸,甚至在某些重工業地區可以找到更重的運貨卡車。

寶可夢朱/紫據稱是參考西班牙為藍本設計的,經過一番搜尋之後,筆者得知西班牙地區是全歐洲輕型卡車比例最高的地方註5,這類卡車本身重大概介於 3~4 公噸之間,如果滿載貨物的話,重量可以達到 10 公噸以上,我們這邊就大概取個平均值 7 公噸好了。

像這類的卡車就是輕型卡車~ 圖/ISUZU

然後我們還得先定義踢翻卡車這件事情:我們就假設狂歡浪舞鴨用腳朝卡車的側面一半高的地方踢下去,然後車子會以一邊的車輪為支點翻過去,側面著地。

經過一些力矩的計算,我們可以知道要把一台 7 公噸重的卡車踢翻,需要從從中間給予大約 68600 牛頓的力……這可比一台小汽車引擎全力輸出時的力道還要強啊~

筆者自製大略圖解

但是最誇張的還在後面!

最後一步,我們想要知道狂歡浪舞鴨的這一腿到底有多快!要得到這個結果,筆者需要知道此鴨的整隻腳重量為何,因為畢竟是腳在對卡車施力的。

圖鑑上寫說狂歡浪舞鴨體重為 62 公斤,而牠的外貌滿接近人形生物的,所以我們先參考人體結構來預估。人類的一整支腳平均占全身體重的 16~18% 左右,我們的狂歡浪舞鴨看起來腿略長,而且既然是格鬥系的,那牠的腿應該很壯,我們就假設牠的整隻腿重量占比更多,大概是全身的 25%,重量的話就是差不多 15.5 公斤。

要計算牠這腿速度多少,我們最後剩下需要的假設的就是假設腿和卡車的接觸時間,依照之前的經驗,就姑且設定為 0.1 秒接觸,然後腿踢中之後立刻停下,再加上很不合理的力道 100% 轉換假設,但是相信我~不這麼做的話答案只會更扯。

套入牛頓第二運動定律的公式,我們可以知道這腿在停下來之前,速度高達秒速 443 公尺也就是音速的 1.3 倍,這也太快了吧!你的腳怎麼沒有被音爆撕裂啊?相較之下,泰拳高手秒速 17 公尺的踢擊根本是個笑話,如果被狂歡浪舞鴨的這一腳踢到,我看大部分的寶可夢應該是內臟破裂死亡了。

如果是普通人的話,被踢一腳一定直接全身骨折,內臟破裂,任督二脈也不用通了。圖/GIPHY

這真是太恐怖了,但狂歡浪舞鴨你為什麼無聊要去踢卡車啊?這種腳力你應該要去踢足球啊!還有這到底是哪一國的舞蹈會有如此的訓練呢?真想知道~

註解:

  1. 骨紋巨聲鱷的另一版敘述是「可以透過歌聲改變外形的火鳥,據說是靈魂寄宿在頭上的火球所形成的。」,從這個敘述我們知道牠的火焰跟某種靈魂力量有關,這大概就是為什麼火焰溫度能達到 3000 度的秘訣吧?話說筆者很確定是這裡的溫度是說攝氏,因為英文版的敘述中有寫是 5400 華氏。
  2. 也有可能……骨紋巨聲鱷根本不是生物!畢竟牠有幽靈屬性,但這表示牠的出現根本不是進化,而是死亡呢?
  3. 這裡我們因為 3000℃ 的火焰而傷透腦筋,但你知道嗎?這還不是寶可夢圖鑑裡最扯的,有兩隻寶可夢:熔岩蝸牛 和 噴火駝,他們的圖鑑敘述都寫到牠們能夠產生 1 萬度 ℃ 的高溫,前者是體溫,後者是噴出的岩漿,這確定不是多寫一個0嗎? 目前科學家有辦法產出最高的溫度只有 4990℃ 而已啊~
  4. 狂歡浪舞鴨另一版的敘述是「會用充滿異國情調的舞蹈迷倒看到的對手,然後揮舞以水構成的羽飾將其劈裂。」為什麼羽飾是用水構成的啊?這是怎麼辦到的?這跟強力水刀差在哪裡?
  5. 幸好這代寶可夢不是參考德國,因為這是歐洲重型卡車比例最高的地方,如果狂歡浪舞鴨源自這裡,他這一腳一定超出天際。

Rock Sun
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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。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。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者

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星爺一腳帶你飛!從物理學角度解析「大力金剛腿」有多致命?——《少林足球》20 週年
Rock Sun
・2021/08/24 ・5520字 ・閱讀時間約 11 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

編按:少林功夫好耶~真的棒♫~~相信各位讀者看到這句歌詞,腦海中不由自主的冒出旋律來!但你知道嗎?《少林足球》上映至今已經滿 20 年了!片中逆天的少林絕技雖然記憶猶新,但當年出生的小孩現在可是已經有投票權了呢(^^)……嗯……咳!

《咒術迴戰》中的七海健人有云:「枕邊掉的頭髮越來越多,喜歡的夾菜麵包從便利商店消失,這些微小的絕望不斷積累,才會使人長大。」——泛科《童年崩壞》專題邀請各位讀者重新檢視童年時期的產物,讓你的童年持續崩壞不停歇 ψ(`∇´)ψ。

20 年前的 8 月,一部讓筆者永生難忘的電影在台灣上映,那是一部顛覆想像,讓當時年紀還小的我對(超能力)武術和足球有一種憧憬,那部電影叫作:《少林足球》。

裡面那誇張的劇情、動作和足球技術的展現一定讓看過的人讚嘆連連……但是也滿頭問號。

這力道是怎麼回事?這球怎麼踢出來的?這太扯了吧人都起飛了!

畢竟是周星馳星爺的電影,綜觀《九品芝麻官》、《功夫》……等電影,都充滿了超乎常理的行為和現象,這正好就是空想科學的搖籃,讓我們一起來用物理學來分析這些少林足球中的超扯射門。

這篇文章中,筆者會聚焦在 4 個少林足球中最具有標誌性和衝擊的足球技巧,來看看它們到底灌注了多少武術能量!

從基礎開始檢驗:足球射門有可能將人擊飛嗎?

在少林足球中,最最最常看到的景象當屬主角阿星(周星馳飾)踢出足球,球速之快會讓被足球擊中的人向後飛走。

這個技能貫穿整個少林足球,不只是阿星,一大票的角色們都可以輕而易舉的用足球把人頂上天,所以當屬第一個一定要檢驗的足球奇蹟。

有幾個足球相關的參數我們這篇文章一定會用到的先蒐集起來,根據世界足總 FIFA 的規定,足球共分 5 種不同的大小,而成人職業比賽所用的足球都屬 Size 5 的大小,周長介於 68 ~ 70 公分之間(原本為英制單位 27 ~ 28 英吋),也就是直徑大約 22 公分,而在比賽開始前的足球剛打完氣重量應該要介於 410~450 公克之間(原本為英制單位 14 ~ 16 盎司,我們以下取平均值 430 克)。

我們先別管踢的過程,只考慮一位 70 公斤的人應該要被一顆多快的足球擊中,才能向後飛大概 2 公尺吧!

我們假設力 100% 傳導(雖然不太可能,這已經是答案最不會太誇張的假設了),並且足球接觸人的時間為 0.1 秒,用簡單的 F = M 足球 A 足球 = M A 來運算一下。

0.43(球重)(0-V)0.1(球接觸後加速度)= 70(人重)a(人加速度)

其中 V 就是我們「未知的球」的速度,人的加速度 a 我們使用位移 (s) 之於加速度的關係公式 s = V0t + 0.5at2來代入取得,假設人向後飛的時間為 0.5 秒,我得到 2 = 0.5a(0.5)2,也就是說 a = 16 m/s2,我們把這些假設代回上面的等式運算一下,可以知道球的速度大概要是……秒速 260 公尺,大約時速 936 公里(正負號僅代表方向)。

太驚人了!只不過是個把人擊飛,球就需要這麼誇張的速度,而且不要忘記這可是球命中人的速度,也就是說前面球踢出去、整個飛行過程可能會失去的速度還沒考慮到,就已經比一般商用客機的巡航速度還快了。

但是我們談的是足球,這樣比可能沒啥感覺,所以筆者特別幫大家查了一下:世界上最快射門的記錄!

這項紀錄的保持人是前巴西足球員羅尼賀伯森(Ronny Heberson)。他在 2006 年為葡萄牙「里斯本運動」(Sporting CP)足球隊效力時,在一場對抗「拿華足球隊」(Associação Naval 1º de Maio)的比賽中,羅尼在比賽 88 分鐘起腳射門破網,得了致勝的一分。當時根據場邊的記錄,這記射門最高時速為每小時 221 公里,差不多是秒速 58.6 公尺,為目前為止記錄過最快的射門。

而我們得到的結果比這個快 4 倍以上,雖然考慮到摩擦力、球鞋的抓地力、球行徑的方向等,人會不會向後飛兩公尺會有很多變數,但是被一顆秒速 260 公尺的球直接命中,這絕對會出事的吧!我看沒有暴斃的話,大概也斷幾根肋骨或肺泡破裂了……少林足球中的人都是超人不成?看來劇情中說要把大家打成殘廢從熱身賽就開始了。

唬我啊?阿星的防身技:一腳踢出狂風!

在少林足球開頭沒多久的一場和小混混對決的戲中,我們就看到阿星露了一(好幾?)腳,除了把人踢飛外,另外一個讓小混混瞠目結舌的當屬用腳踢出一陣持續3秒鐘的狂風,宛如用工業電風扇吹人家一樣。

這老實說在現實這完全是不可能的,因為每當腳踢出,四周的空氣會因為壓縮性和擴散性,幾乎完全無法在腳前集合成一陣風,除非你的腳運動和形狀都類似於扇子。

但是這樣就結案太無聊了,我們就假設阿星用腳踢出一陣風這件事,是發生在一個空氣「逃不了」的地方,我們就可以勉強假設這塊風是一個物體,具有體積、重量、飛行速度,而阿星腳的力量剛好可以全部傳遞到這塊空氣裡。

我們的目標就是阿星的這一腳能夠踢出蒲福風級5級風,大概就是風速每秒 10 公尺,我們藉由阿星這一腳的運動中,計算每秒搧出多少空氣體積,除以搧出空氣運動的側面積,就知道每一平方公尺有多少空氣被移動,這樣大概就能知道這腳速度要多快了。

方程式大概為:(阿星腳面積 x 速度 V )/(阿星的腳寬 x 這一腳的半圓周) = 產生的風速

(400 x V )/阿星的腳寬 10公分 x 腳長半徑 70 公分的半圓周 = 10

這樣算出來,阿星的這一踢的速度大概是 55 m/s,差不多是時速 198 公里,比職業泰拳的中段踢擊的時速 60 公里還快上 3 倍,被這種腳力踢到大概會像被砲彈打到一樣吧……而用動能守恆公式試算一下,這力道朝足球踢下去,球的初速會將近時速 460 公里,用這種速度,球大概 1 秒鐘不到就從底線開始飛出足球場啦!真是太恐怖了,但是不知為何……在本電影中莫名地呈現很到位。

解析阿星給魔鬼隊的見面禮:火焰獵豹射門

少林隊靠著超人類的能力和技巧把對手都踢成殘廢成功闖進冠軍賽與魔鬼隊對戰,成為少林足球中最誇張的足球賽,過程中兩隊展現出的破壞力完美的證實了「地球是很危險的,快回火星去吧」。

這場冠軍戰中出現的殺人足球族繁不及備載,筆者就挑兩個關鍵球:阿星剛開場強力的火焰射門 和 少林隊最後反攻的龍捲風球。

這兩個射門產生的現象實在過度誇張,所以可能有點難計算,但是我們卻都可以在現實世界中找到類似的案例。

首先,阿星開場數秒鐘的火焰射門有非常不錯的緩慢鏡頭可以分析一下,撇除最後莫名其妙的變成一隻火焰獵豹之外,整個射門我們可以看到空氣在球的前面受到壓縮、加熱然後變成火球。

當物體在高速移動的時候,會讓它周遭空氣加溫的關鍵不是摩擦生熱,而是壓縮空氣,因為相較於空氣粒子黏滯力所產生的熱量,移動時正面壓力造成的空氣粒子無處可躲、彼此擠壓才是升溫的最大主因,大家最熟知的例子就是太空船回到地球。

當太空船再入大氣層時,時速高達將近 28,000 公里,馬赫數最高可達 25 ,也就是比音速快 25 倍,前端空氣加熱可達 1500 度 C。

但是我們的火焰球不太一樣……我們是在地表踢出的,因為地面上的大氣本來就比較多,所以要藉由壓縮空氣加熱理論上應該是不用這麼快吧?

根據畫面中我們看到足球前緣的壓縮空氣已經加熱到青白色了,這已經超越我們平時看到的紅、橘、白色火焰,根據溫度焰色的資料,青白色火焰的溫度介於 1400 度 C 到 1650 度 C 之間,我不知道為什麼在這種溫度下足球怎麼沒有被燒成灰,但是我知道很籠統的大概要多快才能把空氣壓縮到這麼高溫。

我們假設足球賽當天的氣溫是涼爽的 20 度 C 好了,然後這一球被踢出後空氣粒子接觸到足球表面被減速到 0(這是不太可能的情況,但是如同前面,如果不這麼考慮數字只會更誇張),然後使用空氣流速減速到 0 的溫升量公式:

ΔT=V2/2Cp

其中 20 度 C 時 1 大氣壓的空氣比熱容( Cp )是 1035 ,溫度變化( ΔT )為 1500 度 C ,我們這樣得到空氣流速為秒速 1762 公尺!這可是音速的 5 倍,也就是高達 5 馬赫啊!

為什麼魔鬼隊守門員的手臂沒有被音爆撕成碎片啊?這美國的藥真是不得了,能把人類改造成浩克等級的怪物。

少林隊的逆轉勝大絕:災難級的「龍捲風球」

整部電影的結尾,少林隊被打了禁藥的魔鬼隊虐的體無完膚,數名選手被迫下場,但是這時候火星人阿梅趕到擔任守門員,並與阿星合作踢出了扭轉戰局的龍捲風球。

這一球為何特別呢?因為跟上面幾個速度型足球技巧不同,這一球完全是威力的展現,因為我們從電影片段中可以看到,這球只是飛過 1/4 的場地就需要大概 2 秒鐘,也就是速度只有大概「緩慢」的每秒 14 公尺,也就是時速 50 公里,但是相對的……龍捲風球正如其名,在球的週遭颳起了一道龍捲風,並以平行的方式向對面球門飛過去,所到之處捲起草皮、掀起土壤,留下一道地面上的深溝和滿地躺平的魔鬼隊成員,最後把整個球門吹壞了。

這種破壞程度參考現實世界的龍捲風強度表,已經是藤田級數中的 F2 等級龍捲風,能夠把部分房頂牆壁吹跑、交通工具會脫軌或掀翻,大樹攔腰折斷或整棵吹倒。

F2 龍捲風的中心風速介於時速 181~253 公里之間,取平均大概為時速 217 公里,也就是秒速 60.2 公尺,要讓足球週遭出現這種程度的風速,要考慮的東西可多了,181~253 公里之間,取平均大概為時速 217 公里,也就是秒速 60.2 公尺。

要讓足球週遭出現這種程度的風速,要考慮的東西可多了,包括空氣的拖曳力、黏滯性……等,這個球所做的旋轉不只要克服空氣的阻礙,還要有辦法在黏滯性極低的空氣中製造出極高風速,相關的計算使用紙筆計算相當的困難,可能需要請出流體力學模型進行模擬才能知道,而且根據筆者所能找到的資料,足球相關旋轉造成的拖曳力的實驗,在超過秒速 30 公尺就停止了,所以我們的目標:要靠著足球的旋轉造成龍捲風幾乎是天方夜譚。

不管如何,這種自然災難出現在人山人海的冠軍賽球場中真的太危險,打個禁藥的魔鬼隊不說,身在 F2 龍捲風周圍,我看攝影師、記者、沒打禁藥的裁判、球證……等工作人員大概不是被捲出場地,就是被風暴中的物體砸成重傷了吧!

筆者本人學過一些武術,但這篇文章討論到的現象已經不是下苦功練功夫可以解釋的了~少林隊獲得冠軍固然可喜可賀,但是在整個電影過程中,你們靠著殺人足球到底送了多少人進醫院啊……

還有最重要的,這顆錦標賽中所使用的足球實在是運動材料界的一大奇蹟,不只可以忍受 1500 度C的高溫、承受超過因速的射門還能完好如初,本人在這裡宣布它與浩克的褲子、網球王子的球拍與網球齊名,為動漫電影界的超強物體。

後記

總算有頭緒的龍捲風射門——傳統物理下去吧! 這是微觀物理踢球的時代了

前面剛說到最後的龍捲風球超出了筆者的運算範圍,幸虧在這幾天某神人朋友現身出來幫我了,讓我知道我想的太簡單了~

感謝台大土木系水利組的「磅磅鏘」友人幫忙,他利用電腦模擬幫筆者得出了這個龍捲風球需要轉多快才能造成 F2 龍捲風。

首先,我們的足球體積和目標轉速和上面都相同,追加兩個設定:從電影畫面得知,踢出之後龍捲風形成時間需求大概 0.5 秒,而龍捲風距離球面約 5 公分。

經過電腦計算,這麼短時間還無法形成完整的氣旋,但是球表面邊界層的流速是可以算的~由初始空氣流速為 0 開始計算,在 0.5 秒要達到流速 60.5 m/s,球表面速度大約要達到秒速 1600 萬公尺,以周長 70 公分的球算就是大約每秒 2300 萬轉。

這個旋轉速度已經超出正常理解範圍啦!單就速度而言這可是超過 46000 馬赫、將近 0.05 倍光速的超快旋轉,而考慮到轉速,已經比人類目前發明最快的渦輪增壓器還快上 1.5 倍、連宇宙中的毫秒中子星都要甘拜下風了!足球表面材質的移動速度甚至比快中子的移動速度還快!這不管是球、球鞋、場地還是阿星的腳,都可向空想世界的「最強」叩關了!

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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。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。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者