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 人 A 人來運算一下。
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！
參考資料
- The Fastest Shot In Football History Reached A Ridiculous 131 Miles Per Hour
- FIFA Football Weight in KG and Size
- 蒲氏風力級數
- Drag on a Soccer Ball
- What Is the Color of Fire?
- Space Shuttle Reentry
- omnicalculator
- Air Viscosity
- The physics of football
- 維基百科：（數量級(速度)、再入、比熱容、藤田級數、黏度）
- 愛因斯坦曾說，如果達文西留下的大批手稿能在當時發表，人類的科技發展，能提前半個世紀！
- 針孔成像原理早在西元前五世紀就被發現，歷久彌新，不必對焦，無論遠近都能有較為清晰的成像。
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