0

1
1

文字

分享

0
1
1

是男子漢的浪漫還是亂來?搬運怪獸的人──《空想科學 6.5》

遠流出版_96
・2013/07/10 ・6684字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

曾經看過動物園蓋好了新園區,將大象、長頸鹿等等從舊園區搬運過去的景象。先做好移動用的特殊牢籠,再慎重的操作起重機或大型卡車,每一步作業都非常謹慎地進行。光是在同一間動物園裡移動就要花上好幾小時,要移動巨大的動物,本身就是重大事件。

相形之下,空想科學世界裡的人們可豪爽多了。科學特搜隊曾將古代怪獸蛾摩拉(譯註:此怪獸名取自《舊約聖經》中被天火焚燬的兩座罪惡城市之名,另一座為「所多瑪」)麻醉,將牠從南太平洋的強森島用3架噴射VTOL機從空中搬運回來。在《光譜超人》(舊譯:《鐵超人》)中的怪獸調查官,也是用麻醉使怪獸騎龍(Mount Dragon)睡著,將牠綑綁在拖車上運送。就算是怪獸,讓牠睡著就能簡單地運送……許多情節都有這種太過輕鬆的想法。

要運送一個重達數萬噸的物體本身就不簡單。且先不論輸送機械的積載能力問題,光是要把要運送的東西裝上和卸下就是大工程了。要怎樣才能把這些睡死了倒臥在地的怪獸搬到船或拖車上呢?

在此,我們就來回顧故事裡這些搬運專家是凝聚了怎樣的知識來搬運怪獸的,並試著用科學方式思考正確的怪獸搬運法吧。

怎樣才能搬到船上?

搬運巨大動物的構想,發源可追溯至1726年的作品。《格列佛遊記》的主角格列佛漂流到小人國時,曾經被他們用台車從海邊載運到皇宮。故事中活生生描述出用了900名大漢,在地面上豎了80根高達30公分的柱子,以滑輪和繩索將格列佛吊起來的情景。這表示作者喬納森‧史威夫特(Jonathan Swift)對搬運巨大動物時上載具、下載具等過程的重要性有相當程度的認知。

影像作品的元祖則是1933年的美國電影《金剛》。主角是一頭巨大的猩猩,設定為身長7‧2公尺。

現實中猩猩最大的個體身長1‧8公尺,體重200公斤。依此計算,可推測金剛的體重約13噸。在機械文明尚未普遍的南方小島上,如何才能把這頭比非洲象重2倍以上的巨大野獸搬運到船上呢?

為了確認故事是如何描述的所以拿了DVD來看,哎呀!?用麻醉讓牠睡著後下一幕就直接在畫面上打著「世界第8謎團」,這麼快就在紐約展覽了。筆者我最想看的一幕省略掉了。

這部電影在1976年重拍過(譯註:台灣片名《大金剛》)。重拍的電影雖然有用船載運的情節,卻沒有描述如何搬到船上的場面。2005年本電影又再度重拍,但也是非常快速的從使牠昏睡直接跳到展覽。真不愧是美國人,對細節如何完全不在乎啊。

這樣的話,只好拜託以細緻聞名於世的日本人拍的電影了。金剛也在1962年東寶的電影《金剛對哥吉拉》中出現過,果不其然也是從南洋的小島運送過來的。看了運送的一幕,啊,也是使牠睡著,下一幕就變成以木筏載著牠用船拖曳運送的場景。

真是驚人。裝載怪獸的場景,竟然隱藏到神秘至斯無人知曉……

《格列佛遊記》

1726年,出生於愛爾蘭的英格蘭裔作家喬納森‧斯威夫發表了這部諷刺小說原名《萊繆爾‧格列佛遠離,世界的各國之旅》。第1篇是小人國Liliput之旅,第2篇是大人國Brobdingnag之旅,第3篇是飛島國Laputa與日本之旅,第4篇是慧駰國Houyhnhnms之旅。對當時的歐洲人來說,日本和天空之城Laputa差不多,都是遙遠的謎之國。因為鎖國政策嘛。

美國電影《金剛》

電影公司的攝影隊抵達南海的孤島,跨越當地居民搭建的柵欄前往禁區,在那兒遭遇到各式各樣的動物:謬龍、劍龍、暴龍、大蛇、無齒翼龍。光是把這些拍成影片就已經很夠本了吧!但他們卻對這些大自然的奇景視而不見,為了尋找金剛繼續前進。

《金剛對哥吉拉》

這部電影中登場的奇蹟之生物有體長超過1公尺的大蜥蜴、大章魚、哥吉拉。種類雖較少,魄力卻毫不遜色。

集合,56萬島民!

沒有描述,只能靠想像了。就以《金剛對哥吉拉》為題材來想一想正確的裝載方法吧。本作品中的金剛身長45公尺,體重則有2萬5千噸,相當於300多頭非洲象的體重。

本作的金剛棲息於南太平洋的法洛島。某製藥公司想將此一巨大生物運往日本當成宣傳用,所以派了兩名職員前往該島。雖然在探索時遇上金剛,卻因為牠太過巨大而嚇得逃回村落。當晚,大章魚襲擊島民,而金剛也出現了,與大章魚大打出手。金剛戰勝後看到一個裝滿紅色液體的壺,就拿起來一飲而盡,其實那是安眠藥。金剛就這樣倒臥在村子的廣場上,一面聽著島民的歌聲一面沉沉睡去……

雖是偶然中的偶然,但能就這樣抓到金剛真是太好了,只是現在可不是高興的時候。牠倒臥在這種地方,要載上木筏之前還非得把牠運到海邊不可。這一來不是增加更多麻煩事嗎?

在這種情形下,古埃及人用的是橇板。可是要用橇板搬運貨物,至少必須把貨物抬高到超過橇板下方圓木直徑的高度。此外,要是直接把睡著的金剛放在圓木上滾動,牠應該會覺得好像有人用竹筒踩在背上滾動按摩一樣吧。萬一正好刺激到穴道讓牠醒過來可就麻煩了。

既然一定要抬高,就效法《格列佛遊記》中的好範例,用台車運送如何?把木筏裝上車輪變成台車,就可以直接將牠送到海上了。

接下來的問題是木筏的規模。說來要讓重達2萬5千噸的巨大怪獸浮在水上,需要多大的木筏?

在熱帶雨林中取得的柳安木,每1立方公尺重550公斤,完全沉沒在水中可以得到1噸的浮力,所以用柳安木製成的木筏,每1立方公尺能載運450公斤的貨物。將柳安木做成直徑1公尺、長度50公尺的圓木,再將圓木並列做成長50公尺、寬30公尺的木筏,這樣的體積有1200立方公尺,可以載運530噸的貨物。因此,要載運2萬5千噸重的金剛,必須將木筏每邊的尺寸放大47倍!這一來木筏的厚度就有47公尺!本身重達3萬1千噸!

這可不得了啦。就算有能拉起10噸重物體的滑輪和繩索,也必須搭建2500座超過50公尺的高台將它們架起,然後有條不紊地控制這些滑輪,才能將2萬5千噸重的金剛抬到47公尺高的木筏台車上。然後用這重達3萬1千噸的台車載著牠,再將加起來重達5萬6千噸的這兩者運到海邊!就算每名島民能拉得動總重100公斤的台車,也必須召集56萬名如此強壯的島民才拉得動【圖1】!

圖1:56萬人相當於八王子市的全市人口

造木筏的材料從何取得也很令人擔心。必須砍伐的樹木,光是造木筏就要用上30根×47層=1410根大樹。裝載用的高台如果每座要用到4根圓木組裝,就要1萬根。

不行啊!光是為了將這怪獸從南方小島運出海,恐怕就要把一整片熱帶雨林砍得光禿禿啊!

柳安木

包括龍腦香科芙蓉屬、柳安屬、白柳桉屬等10餘種樹木的總稱。是50~60公尺、直徑1~2公尺的高大喬木,樹幹從下到上一樣粗細。

滑輪和繩索使用

如【圖A】「動滑輪」,雖然一定要將繩子拉到欲將重物抬起的高度之2倍距離,但相對的只要使出重物一半重量之力就能抬高。此外,若如【圖B】一般使用二重的動滑輪,拉繩子的距離會變為4倍,但抬高重物所需要的力量就會變成4分之1。將滑輪依此反覆增加,即使是用人的力量也能將很重的貨物抬起來。

污染一整片海洋!

有沒有什麼方法,可以不要把金剛抬起來就能放上木筏?再者,能否減輕將牠運到海邊所要耗費的勞力?沒解決這兩個問題,就不得不放棄把金剛運走了……

對了,把大海搬到廣場旁如何?就照以下這麼做:

  • 在睡著的金剛身旁,挖一個深度足以放進整隻木筏的大坑。
  • 從坑底開始組裝木筏,並用繩索固定於坑底。
  • 在金剛與大坑四周築起土壘,高度要超過金剛胸部。
  • 從海邊開挖一條水道直達土壘旁,做成能讓木筏通過的運河,將海水引入。
  • 汲取海水,從土壘邊緣灌進土壘中。
  • 土壘灌滿水時,金剛就會浮在水上,將牠移動到木筏上。
  • 將固定木筏的繩索切斷,使木筏浮起。

成功啦!用最小限度的力量將金剛搬上木筏了。接著就是將運河與土壘之間的土牆挖開,拆除土壘後,木筏就能沿著運河一路出海了【圖2】。雖然是世紀的大工程,但要將2萬5千噸重的大猩猩搬到木筏上,只能利用海水的浮力了。

圖2:不必抬起金剛也能將牠搬運上木筏的方法

啥?金剛能浮在海水上嗎?這個嘛,牠是生物當然會浮起來吧。為預防萬一,試著用身長1‧8公尺、體重200公斤的猩猩計算一下,當牠巨大化變成身長45公尺時,體重……嗚哇,3125噸。金剛的2萬5千噸可是比這重了8倍啊!

這一來,只能在土壘內部注入密度比水高8倍的液體才行。能滿足此一條件的液體,地球上只有一種:水銀。此液體金屬的密度為水的14倍。但是,這次作戰所需的水銀是5700立方公尺,重達77萬噸!

要上哪去找這麼多水銀啊?一旦倒進土壘中,因為水銀的浮力是水的14倍,所以木筏14分之13的體積都會浮在水銀上。這樣不怕翻過來嗎?就算不會,打開土壘與運河間的隔牆時,這些水銀會一起流進大海,這樣不要緊嗎?

絕對不可能不要緊啊!附近的海域會遭到毀滅性污染啊!運送怪獸對自然環境的破壞太嚴重啦!

足以放進整隻木筏的大坑

要有長50公尺、寬30公尺、深47公尺以上的大小。

超過金剛胸部

成年男性仰躺時,胸部高度大約25公分。一般的大猩猩仰臥時若是2倍的高度就是公分。在此因為金剛的身長是一般猩猩的25倍,所以胸部高度約為12‧5公尺。

水銀

密度必須是水的8倍,那只能想到液態金屬了。水銀在零下39℃以上會呈液態。雖然有種叫鎵的金屬在以上也會呈液態,所以在南洋的小島上說不定也可以形成液體,可惜密度只有水的5‧9倍。不過鎵也是一種能以人體體溫熔化的有魅力金屬。可以將它封在透明指環內,為心愛的人戴上指環,當她眼看著指環中的金屬熔化而吃驚時補上一句「你的溫暖令我的心也融化了」,若是做出這種商品,就可以在田園調布(譯註:東京大田區地名,為高級住宅區)買房子啦。

用車載著怪獸跑!

就算牠送達日本好了,接下來的問題是陸路運輸。雖然在金剛的故事中因為國家公安委員會等禁止牠登陸,然後金剛醒來後逃跑了,所以沒必要運送牠,但當初在製藥公司的構想中應該想過如何解決此一問題吧。

陸上運輸的實際情形,《光譜超人》中的怪獸調查官也讓我們見識到了。他們曾經活捉出現在鈴鹿山麓的怪獸騎龍,並用拖車將牠送往東京。

這隻怪獸身長150公尺,體重250噸。有拖車能載運這麼重的物體嗎?試著查了一下,Toyo-Trailer公司據說造了最大載運量350噸的拖車。喔,載運能力已經很充足了。

但是,在現場的操作可也不簡單。HⅡ─A火箭在抵達種子島的港口後,必須將13噸重的第一段與3噸重的第二段分別裝載於兩輛卡車上,在無人通行的深夜中,以時速2~4公里靜靜運送到火箭發射基地。只不過是一具加起來16噸重的火箭,運送起來就必須如此慎重其事。

然而怪獸調查官的諸位卻把重達250噸的怪獸裝在車上,橫衝直撞開來開去。原本預定從名古屋上東名高速道路,卻因為宇宙猿人可利的策略導致道路無法通行,為了找路東跑西跑地迂迴前進,轉到後來轉到木曾街道上,變成經由長野前往東京【圖3】。

圖3:會把沿路居民嚇壞的搬運方式

更何況,他們只是硬把外形如雷龍般的騎龍脖子和尾巴捲起來,然後用幾根鎖鍊綑住而已。不但沒用貨櫃,連帆布遮蓋一下都沒有。然後只派一輛吉普車當護衛,隊員也只攜帶著麻醉槍,然後連麻醉彈都被猿人可利的部下偷走了。你們這群傢伙,到底有沒有正在搬運怪獸的自覺啊!?

筆者我才在擔心,其中一名隊員就被騎龍吃下肚了。跟你們這群白癡講什麼都沒用啦!

話說回來,之所以能用拖車運輸,是因為騎龍的重量只有250噸。如果是2萬5千噸重的金剛,有辦法在陸上搬運嗎?

2003年10月,曾經進行將重達2萬噸的日本首相官邸朝東轉動8度並向南移動50公尺的工程,是將台車撐在地基下方然後用油壓千斤頂撐起,再放在橇板上用下面的圓木滾動的工法,據說速度只有秒速1公釐。

金剛的重量也差不多如此,所以只能用同樣的方法。若是從港口到宣傳會場有1公里遠,就要花100萬秒,也就是11天又14小時。這樣保證麻醉會半路消退,然後開始大鬧城市。

體重250噸

這是根據《原色怪獸怪人大百科》(勁文社)的資料。為了預防萬一筆者我還試著參考了同一家出版的《全怪獸怪人大百科》,哇!雖然身長同樣是150公尺,卻寫著體重20萬噸。同一家出版社,《原色》和《全》的記載卻差了800倍…如果《全》的記載才是正確,那就和巨大油輪一樣重,可不是拖車能運送的重量。

雷龍

和地震龍或迷惑龍一樣有著很長的脖子與尾巴,以四隻腳步行的草食恐龍。最近亦稱為「龍腳類」。雖然整體的體型很相似,但與腳部呈鰭狀的長頸龍是完全不同的種類。長頸龍與翼龍和魚龍一樣,並非恐龍的夥伴,恐龍是特定的陸地爬行動物。

只用3架飛機空運是否太亂來?

海運,陸上運輸,接著還有空運。在初代《超人力霸王》故事中的科學特搜隊,接受過阪神大學的中谷教授的委託,將體重2萬噸的古代怪獸蛾摩拉用空運從南太平洋的強森島送到大阪。方法是用麻醉彈令蛾摩拉睡著後以網子裝載,然後用3架VTOL機以繩索吊起來飛。總共需要5小時。

用飛機以繩索吊起貨物,這種方法通常是不考慮使用的。因為飛機必須在跑道上滑行加速到一定速度時才能起飛,所以實際上若是這麼做,滑行途中就會被繩索拉住,然後失速墜落。之所以VTOL機能夠這樣做,是因為它具備垂直起飛降落能力。

這能力還不是普通的強大。3架飛機就能吊起2萬噸,意思是每架能吊起6700噸。如果是由機翼產生的浮力提供此一力量,就算VTOL機以設定上的最高速度音速2‧2倍飛行,也必須有長90公尺、寬10公尺的機翼才足以產生此一浮力。因VTOL機的機翼並沒有這麼大,所以想來起飛後也要一直使用垂直起落引擎強迫向上飛才行。

VTOL機要保持這種狀態連續飛行5小時。現實世界中的海獵鷹Ⅱ式等戰機據說只要持續垂直起降行動5分鐘以上引擎就會燒壞,可見VTOL機無論引擎或燃料都是優秀到無以復加吧。

但就算機體再怎麼優秀,用3架飛機來搬運還是太危險了。音速2‧2倍是秒速750公尺,只要速度差了1%,短短1秒內彼此間的距離就會有7‧5公尺的變動。這一來3機的重量分配會產生變化,1架的高度會降低,1架會在空中翻滾,還有1架會側翻,然後被繩索拉著與蛾摩拉一起猛烈砸上地面大爆炸,變成如此的大慘劇【圖4】。

圖4:千萬別用這種空運方式

空運

金剛也被自衛隊空中運送過。在《金剛對哥吉拉》電影中,曾經將在國會議事堂附近大鬧的金剛以音樂和藥物使之睡著後,用空運送往富士山麓與哥吉拉交戰。

運輸方式是用氦氣球。從畫面上測量,直徑為20公尺。如此大小,每顆只有4‧3噸的浮力。然而電影中只用了9顆氣球。這樣的話浮力才39噸,連騎龍都無法運送。雖然說或許沒有時間準備太多顆,但至少還差了5800個啊。可是冷靜一想,用氣球進行空運,是我們所能實現的最安全且最省力的方法。就算是怪獸,被吊在半空中也無法大鬧,而且使用大量的小氣球,就算弄破了幾顆,也不至於一下子就墜落。自衛隊想要防備怪獸出現,平常就該準備直徑20公尺的氦氣球6千個以上。

5分鐘以上

海獵鷹Ⅱ式的垂直起降能力會基於氣溫和氣壓而浮動。因為引擎是水冷式,而冷卻用的水之裝載量在最壞情形下只要90秒就會耗盡。在航空展表演中據說只展示5到10分鐘的垂直起降行動。

優秀到無以復加

如果在下方沒吊著貨物的情形下使用其垂直起降引擎起飛,VTOL機就會以自由落體266倍的速度上升,5小時後上升速度可達音速萬8千倍。因為最高飛行速度也只有音速2‧2倍,所以VTOL機的垂直上升速度遠比其飛行速度快得多,這種飛機還真少見咧。

砸下去吧!

讓蛾摩拉昏睡的,是從美國送來的UNG麻醉彈,效力為6小時。相對於此,因為運送時間就要花掉5小時,所以這計畫還真是緊湊到沒有任何緩衝餘地。果然,空運到一半蛾摩拉就醒來開始大鬧了。雖然提出作戰計畫的中谷教授之解說是「恐怕是UNG的效果變弱,還有氣溫的變化令牠醒來了吧」,但怎麼想都是你的計畫太緊湊了吧。

到這地步,科學特搜隊又該怎麼辦呢?什麼!?直接把蛾摩拉丟下去?

蛾摩拉就這樣從2千公尺的高度掉到六甲山裡。雖然科學特搜隊看到這樣都摔不死而對蛾摩拉的強壯大感震撼,但你們該吃驚的不是這件事吧!蛾摩拉原本是被VTOL機吊著以音速2‧2倍的速度運動著,這股速度再加上掉下時的加速度,這頭怪獸所受的衝擊可是和從3萬公尺高度墜落相同啊!

雖然科學特搜隊很在意六甲山裡有沒有人,但應該在乎的根本不是這種程度的小事。因為蛾摩拉的墜落會釋放出相當於轟炸廣島的原子彈10分之1的能量,足以引發5‧3級地震!怎麼會做出這種蠢事啊!科學特搜隊!

話說回來中谷教授,你打算怎樣把活的蛾摩拉放在萬國博覽會裡展示啊?在強森島的調查進行階段,只說明牠是1億5千萬年前名叫蛾摩拉的怪獸,似乎沒想到世上還有活存的個體。意思就是說,就算將牠平安無事的送到大阪,也沒有準備能讓身公尺的蛾摩拉住的獸欄嘛……

要運送怪獸,高度的科學技術與相關人員認真嚴謹的態度都不可或缺。請絕對不要凡事靠當場臨機應變,就這麼草率的運送怪獸啊!

音速2‧2倍的速度運動

因為蛾摩拉開始大鬧,村松隊長就向部下下達全速飛行的指示:「全速飛行!再5分鐘就抵達六甲山了!」

5‧3級地震

雖然以地震規模來說算是小的,但因為不是在地下而是發生於地表,想來應該會引起相當大的災害。

節錄自PanSci 2013七月選書空想科學 6.5》,由遠流出版。

文章難易度
遠流出版_96
56 篇文章 ・ 28 位粉絲
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」。

1

7
1

文字

分享

1
7
1
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

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

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!

參考資料

所有討論 1
Rock Sun
62 篇文章 ・ 529 位粉絲
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

5

50
5

文字

分享

5
50
5
PUI PUI 的科學!天竺鼠車車到底是什麼呢?
Rock Sun
・2021/03/10 ・4756字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

誰想得到呢?2021 年才開始沒多久就盛大席捲 ACG 文化(即 Anime, comics, games 的首字母縮寫)的既非熱血戰鬥,也非血腥獵奇,而是一團團用羊毛氈戳出來,時不時會 PUI PUI 叫的「天竺鼠車車」。

「天竺鼠車車」五個字,前面是動物,後面是人造交通工具,嗯……那牠們到底是什麼啊?今天這篇文章就想用目前已播出的八集「天竺鼠車車」來探討這些毛絨絨小傢伙背後的秘密。

這張圖直接跟你說明白!你想花多少買這台車車呢?圖/Muse木棉花-TW,作者再製

天竺鼠車車到底是什麼?

天竺鼠車車有一對晶亮圓溜的大眼睛和自我意識,能在大街上奔馳也懂得遵守交通規則,牠們內建安全帶還可以額外安裝各種配備,哇哇哇,這樣設備會不會太齊全?到底什麼是天竺鼠車車?

在判定前,我們最好先爬梳一下他們的特徵:

  1. 有自我意識,會害怕、緊張和同情,能進行一定程度的複雜思考,比如引誘別的車車或武裝自己。
  2. 有正常的生理系統,能感受到熱、有時需要便便,被感染時還會變成喪屍。
  3. 身體內配有方向盤和安全帶,車車內部的人可以操控車車,可是車車也可以自己移動。
  4. 和尋常車輛不同的是,天竺鼠車車有四「顆」像輪子一樣的腳,這些腳長得像輪子卻不會像輪子一般轉動,移動方式就像正常哺乳類動物的四隻腳(只不過是四顆)。天竺鼠車車內部有座椅可是卻只坐得下三個人。牠們的身體明明側腹有門,可是人卻都從窗戶鑽進去。
被迫做自己不喜歡的事,還會哭。圖/ Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第二集》

綜合以上,再轉頭瞧瞧人類交通工具的歷史進展,就會赫然發現天竺鼠車車其實不像車,反而更類似某種協助人類運輸移動千年以上的奇蹄目動物:「」。

馬擁有自我意識,會感到害怕緊張,更需要進食和便便,雖說我們不能更動馬「內部」的生理構造,可是我們卻能在牠們「身上」安裝馬鞍和韁繩,安坐馬上的騎師可以操控馬匹,但如果馬馬想要,它們也可以自己走來走去。

說不定在我們沒瞧見的某個世界角落,真的存在著超巨大的天竺鼠,牠們用車輪狀的腳腳走路,身體側腹有個可以使人進出的空腔,裡面甚至有類似座椅的構造!而說不定,在這群超大天竺鼠附近也生活著一群人,他們的職業就是在荒野捕捉、馴服這些超巨大天竺鼠,加裝方向盤、安全帶後,再把這一隻隻(一台台?)擁有個別個性的車車轉賣出去。

擋風玻璃刷一下,你是我的好車車。圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第二集》

規格部分

是的是的,天竺鼠很可愛,但我們也不能忽視牠們的車車部分對吧!大家在選購車輛時會在意什麼呢?無非就大小、重量、速度和馬力吧,接下來我們逐一探討天竺鼠車車的「車車」面向。

天竺鼠車車有多大?

天竺鼠車車的高度差不多到人類肩膀,這和普通轎車沒差多少,約是 150 公分。寬度部分可從第 1 集惡霸車等紅燈時看出,天竺鼠車車的寬約莫是斑馬線的兩條白線加上兩個間隔,動畫製作地日本的枕木紋斑馬線寬度中間值為 45 公分,加總起來得知天竺鼠車車的寬度約為 180 公分。長度部分可從天竺鼠車車闖入餐廳時看出,約為一張桌寬加上一張椅寬和中間的間隔,估計為 200 公分。

除了斑馬線外,你還能看到很多其他人造物。圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第一集》

綜合以上,天竺鼠車車的長寬高約為 200 × 180 × 150 公分⋯⋯咦等等,這也未免太小了吧!世界上小轎車代表:福斯金龜車的 2016 年版也有個 429 × 182 × 150 公分,對啦對啦,寬和高度部分天竺鼠車車和金龜車相差無幾可是,這個長度的部分也未免⋯⋯,嗯會不會有一點點不夠用呢?

感覺有點擠的……。圖/ Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第二集》

體重?

我們目前尚無計畫用羊毛氈實際「戳出」一台(一隻!?到底!?)天竺鼠車車,如果有哪位大仁大德願意提供還原真實大小的天竺鼠車車煩請現在立刻馬上聯絡泛科學總部,在那之前我們只能估算。

羊毛氈有許種類,從每立方公分 0.2 克到 0.5 克都有,工業用途的又更重,在此我們取平均值每立方公分 0.35克,並設整台車車均使用同樣的羊毛氈。長寬高 200 × 180 × 150 公分的天竺鼠車車體積為 5400000 立方公分,假設天竺鼠車車內部空間為一簡單長方體,由 3 個搶匪那幕我們可得知寬度約為三個男子並肩的 160 公分,伸手握方向盤距離為 70 公分,高度為 120 公分(和金龜車相差無幾)。

  • 160 × 70 × 120 = 1344000(立方公分)。
  • 5400000 – 1344000 = 4056000(立方公分)。
  • 4056000 × 0.35 = 1419600 (公克)。

這約略是1420公斤呢!哇哇,想不到看來毛絨絨的天竺鼠車車也有那麼重!

路上常見的 Toyota Corolla 重量約略是 1300 到 1425 公斤,天竺鼠車車之所以差不多重的原因可能是「沒有空隙」。用鋼板、引擎,和金屬設備組裝而成的汽車內部有許多空隙,所以不如想像中重,天竺鼠車車既然是動物,當然就是滿滿的肉,沒有空隙囉。

(《天竺鼠車車》第 8 集把這個假設打得一蹋糊塗,因為正在產生便便炸彈的泰迪體內竟然是機械……)

搞了半天,你體內是機械啊!?還能放炸彈?圖/ Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第八集》

平時慢吞吞,吞了蘿蔔就噴飛的車車

再來談談速度。在第 5 集「PUI PUI 競速」裡,我們看出天竺鼠車車有兩種速度,認真賽跑下的普通高速,和吃了閃電胡蘿蔔後展現出的極速。

示意圖,考量到後面的房子很明顯可以塞兩台車車,所以店面假設為5公尺,不過牠們為什麼在裡面啊?圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第五集》

按照第 5 集的比賽初始畫面,我們看到馬鈴薯(車車名)穩穩地在 4 秒內跑過 7 個店面,假設一店面寬度為五公尺,得出秒速 8.75 公尺(時速 31.5 公里)。好慢喔(瞇眼批判貌),時速 31.5 公里是老爺車嗎我說?

可是!在之後的劇情中,泰迪(車車名)吃了閃電胡蘿蔔後,只花了 0.5 秒加速,就在 1.5 秒內跑過 23 個店面,秒速馬上提升至 76.7 公尺(時速 276 公里)。哇⋯⋯絕大部分的汽車儀表板上的最高速也只有 220 到 260 公里,車車的時速 276 公里整個爆表惹!這閃電胡蘿蔔會不會太厲害?!

等等就有一台車車會從時速30變成276了!圖/ Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第五集》

馬力測試結果

在現實生活中,若想知道一台車的最大馬力,我們需要測量引擎轉速。可是天竺鼠車車有沒有引擎我們都不知,所以只好勉強使用行駛時間法(The Elapsed Time (ET) Method)估算最大馬力。用車子在全力輸出狀況下完成 1/4 英里(402.3 公尺)所需的時間,再換算為最大馬力。

但還是有普通的巨大紅蘿蔔存在~ 但感覺要要吃超多根。圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第二集》

整個過程大概是這樣:重 1420 公斤的天竺鼠車車在起跑後用普通高速,花了 2 秒吃下閃電胡蘿蔔,在 0.5 秒內加速到時速 276 公里,以極速完成剩下的距離。

第一階段我們一樣可以從 PUI PUI 競速中慢動作估算,大概在 30 公尺(6 個店面)內完成,第二階段 0.5 秒從時速 31.5 公里加速到時速 276 公里,代入加速度和位移關係公式我們得到這段時間內位移了 61 公尺,所以我們剩下最後的 402.3 – 30 – 61 = 311.3 公尺來用時速 276 公里跑完,也就是只需要花 4 秒。總結這個馬力測試,一台天竺鼠車車可以用 6.5 秒內結束這個測驗。

代入線上計算機,我們得到天竺鼠車車的最高馬力為⋯⋯2253!?

各位家裡的普通轎車最大馬力有個 200 就已經是超級厲害了,結果我們看似天真可愛的天竺鼠車車潛在力量卻高達 2253 馬力?

這個數字不只輾壓大家日常所見車輛,連最近才上市的路特斯電動超跑Evija(Lotus Evija) 最大馬力也不過才 2000 左右⋯⋯。事實上,人類史上沒有一台可領有牌照、市面上買的到的轎車、卡車、跑車有辦法與天竺鼠車車匹敵,唯一有辦法的⋯⋯大概就是蒸氣或柴油動力火車頭了。

但若常看空想科學文章,這種誇張的數值已經見怪不怪了。但是相對之下有另外一樣東西開始讓我擔心,就是天竺鼠車車的燃料來源。

你一天可以就吃這根~減肥神奇食物。圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第五集》

天竺鼠車車的神奇蘿蔔

天竺鼠車車最高馬力為 2253 ,換算成瓦特的話大約是 168 萬瓦特,也就是說在極速狀況下車車跑上 1 秒鐘,就要消耗 168 萬焦耳的能量,而在 PUI PUI 競速中則是跑了 1.5 秒,也就是說短短的時間內天竺鼠車車需要 252 萬焦耳的能量。

通常汽車的燃料經過燃燒之後,只有大概 12 到 30% 會轉化為實際驅動車子的能量,至於天竺鼠車車⋯⋯我們無從得知,不過依據實驗室中的動物測量結果,我們大概能知道小鼠 13 到 35% 的飲食熱量會轉換為運動所需的能量,那我們就假設天竺鼠車車為更高一點的 50% 好了。

也就是說天竺鼠車車需要攝取 504 萬焦耳、也就是將近 1205 千卡的熱量,其中的 50% 才能轉化為高速行駛所需的能量。

然後這 1205 千卡全部都含在那根閃電胡蘿蔔內!?基本上人類只要吃下 1.5 根閃電紅蘿蔔,一天的熱量就不用擔心了,再考慮到胡蘿蔔本來就有的營養,這根本就是超級食物啊!

大家還是要正常飲食喔!圖/ Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第六集》

以上就是天竺鼠車車這個神奇又呆萌的機關化動物交通工具的規格,但這可能只有皮毛而已,因為就像汽車技術一樣,天竺鼠車車的背後一定還有更多的秘辛,筆者也還有其他疑問,例如說:

天竺鼠車車能夠改車嗎?既然內裝部分有人造物,那個改座椅或方向盤是一定可行的,我們還有看到外面可以加裝音箱、火箭…但是可以改車輪或毛色嗎?這樣改天竺鼠車車會沒有感覺,還是會痛不欲生呢?

晚上怎麼開天竺鼠車車?牠們有頭燈嗎?還是需要加裝?

車禍怎麼辦?但是看起來天竺鼠車車應該破耐撞的,乘客也應該是頗安全,但是真的很嚴重的車禍,現場會長什麼樣子?血肉橫飛?

既然有天竺鼠車車,那同一個世界觀裡有有其牠的天竺鼠交通工具嗎?天竺鼠壓路機、天竺鼠垃圾車、天竺鼠公車?(至少從第 8 集的內容我們知道直升機還是正常直升機!)

可以確定的是有救護車和警車~圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第一集》

大家會願意花多少買一台天竺鼠車車呢?不自己負擔閃電紅蘿蔔的話,我覺得 50 萬台幣可以收,不過天竺鼠車車仍需要食物、仍要大便,還有自我意識的情況下,還是不要大規模把牠們改造成其他交通工具好了,這個車車所在的城市治安已經夠差了⋯⋯。

大家還有其他對天竺鼠車車想入非非的點子嗎?可以一起來研究!

然後很明顯的~可以改車!圖/Muse木棉花-TW《天竺鼠車車:第六集》

資料來源:

所有討論 5
Rock Sun
62 篇文章 ・ 529 位粉絲
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

0

7
1

文字

分享

0
7
1
冰呪龍:數百台冰箱都比不過的超級古龍!──魔物獵人空想
Rock Sun
・2020/10/14 ・3697字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 497 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

寶可夢我們談過,現在~我們要換個世界囉!(跳)

五彩繽紛的魔物獵人世界,裡面的魔物擁有各式各樣能力,小則噴噴口水、大則毀天滅地。隨著冰原的開放,迎來了最新一次改版(筆者是玩 pc 版)。就讓我們一起進入魔物獵人的空想科學世界,來一起研究研究這些魔物們的能力吧!

看起來霸氣、其實很優雅的冰呪龍(圖片來源:monsterhunter.fandom.com)

為什麼這篇文章空想魔物獵人會產生,有很大一部分歸功於《魔物獵人世界:Iceborne》中的封面魔物:冰呪龍。

可以自在的操控寒氣、釋放極低溫的吐息,還能從空無一物的空間產生冰塊,讓筆者在狩獵中不斷地思考:

這到底是怎麼辦到的?牠到底是怎麼在這麼短的時間內造出這些冰塊?這到底有多誇張?

自古以來運用冷凍能力一直是怪物世界常有的能力之一,那冰呪龍又有多厲害呢?

遊戲內對冰呪龍的敘述,看起來跟寶可夢介紹有夠像(來源:遊戲中的圖鑑)

我盡量聚焦在 3 個冰呪龍的招式:

空中製造冰塊、製造冰牆和大絕招──同心圓冰牆。

像下面這張就是很棒的示意圖,畫面中我們可以同時看到了兩個很標誌性的招式:冰牆還有冰塊攻擊,還有我的獵人拿著冥赤龍銃槍站在那邊,一邊拿著冰塊敷臉一邊當比例尺。

以下的狩獵圖片都是筆者自己在某一個調查任務中的截圖,所以一反常態是在沙漠中進行的,還有你沒看錯⋯⋯角色叫今晚吃什麼,貓叫蛞蝓。

以下這整篇文章都先假設獵人的身高為 180 公分來做計算,一起來討論這幾個招式多麼誇張吧。

整個國家都比不上的冷氣壓縮機

每當冰呪龍朝天空嘶吼,空氣中會產生數個漂浮的寒氣,然後凝結成冰塊落下,這些冰塊雖然呈現不規則的星形,但為了方便計算,我們就姑且假設它們都是半徑 1 公尺的球體吧!

然後帶入球體積方程式:4/3×π×半徑3,每個冰塊體積差不多是 4.2 立方公尺,而冰的密度跟液態水相比稍微低了一點點,大概0.9167 公克/立方公分,也就是是每立方公尺 917 公斤,這樣換算每一顆冰塊重量差不多是 4.2×917=3851 公斤⋯⋯原來我們的獵人都是被重達3公噸的冰塊打到啊!

至於另一個招式冰牆,是當冰呪龍朝地面噴氣時產生的。這些冰牆都成鋸齒狀、高度參差不齊,體積很難計算,所以為了方便計算,我們都把冰牆視為長寬高分別為 9×1×3.5 公尺的長方體,這樣的話體積大概是 31.5 立方公尺,一樣代入冰的密度換算成重量,每面冰牆差不多重達 31.5×917=28886 公斤。

由於水凝結成冰塊是一種放熱反應,所以每當冰呪龍使用以上的招式時,都會有熱量釋放到周遭環境中,但同時當地背景氣候也會影響到達成這件事的難易度。而魔物獵人的世界中也充滿各式各樣的環境,有森林、沙漠、洞窟還有冰山;又因為冰呪龍雖然劇情中是在雪原發現的,但後來基本上全世界各地都找得到,所以我們就先以室溫 20 度、濕度 60% 這種舒服、普通的氣候為基準,來討論冰呪龍從大氣中變出冰塊會放多少熱吧~

冰牆示意圖

要從 20℃ 的空氣中的水氣凝結出冰塊,整個過程大概會像這樣:20℃ 水氣 → 20℃ 水 → 0℃ 的水 → 0℃ 的冰 → -10℃ 的冰。每一個過程中的熱量變化分別是540卡+20卡+80卡+5.5卡,我們得到當每 1 公克的 20℃ 水蒸氣要變成 -10℃ 的冰,大概會放出 645.5 卡的熱量,而每1卡的能量差不多是4.184焦耳,也就是說整個放熱過程能量變化為645.5×4.184≒2700 焦耳。

所以參考之前我們已經算出來的重量,光是產生一個重量為3851公斤的冰塊,就會放出超過3851×1000×2700≒100 億焦耳的能量,而只是產生一面冰牆會就會放出高達28886×1000×2700≒ 780 億焦耳的熱⋯⋯

這有多誇張呢?我們常看到的一台 500 公升大冰箱,一整年的用電大概是 300 度,每一度電相當於一件功率為1,000瓦的電器在使用1小時之後所消耗的能量,差不多是360萬焦耳,所以換算一下一台500公升冰箱一整年就是用了300×3600000 ≒10 億焦耳的能量。冰呪龍光是揮揮翅膀、幾秒鐘內在空中產生一顆冰塊,就差不多是 10 台冰箱發功一整年的份量,而隨便往地面上噴出一面冰牆,就是 78 台冰箱運作了一整年份的結果。

如果把出招時間也考慮進去,把能量換算成功率,會發現跟國家級的用電量沒差多少⋯⋯而且別忘了,冰呪龍可以源源不斷地使用這些招式,例如同一段時間產生出 6 個以上的冰塊,或是同時有超過 3 面冰牆存在在場地上。

更別忘了還有大絕招!!!!!!!!!!

冰呪龍的大絕招(應該是吧~感覺歷戰王會有更扯的招式)

冰呪龍的華麗大絕招之一,就是起飛之後朝正下方噴出冷氣,產生數個成同心圓向外放射的環狀冰牆。

這個招式總共可以產生 3 個環狀冰牆,如下圖小畫家所示。我們先假設每一圈冰牆厚度皆為 1 公尺,藍色部分底面積就是不斷地做環狀底面積計算(大圓面積減小圓)然後相加,也就是(62π-52π)+(42π-32π)+(22π-12π)=66 平方公尺,再參考之前設定的牆高 3.5 公尺的話,這個招式產生的冰塊體積大概是66×3.5=231 立方公尺,換算重量大概是產生了211827公斤的冰,整個過程放熱高達不可思議的211827×1000×2700≒5720 億焦耳⋯⋯假設放招過程大概是 3 秒,功率已經不是冰箱可以比喻的了,這已經是全法國最高峰用電量的 4.5 倍。

真想知道冰呪龍平時到底是吃什麼才能累積這樣的能量⋯⋯

以防大家不太理解怎麼計算同心圓冰牆的體積,這是底面示意圖

吸乾大氣造成生態浩劫的除濕機

現在我們知道了要產生這些冰牆和冰塊是多麼鬼扯的放熱現象了,但反正冰呪龍是古龍嘛~我們就假設他的能量是憑空變出來的,不再追究。但是有些東西可不能說有就有,就是這些水。

在冰呪龍本身好像沒有自備一大堆的水的情況下,答案好像滿簡單的,就是從大氣中凝結而來。

在氣溫 20 度、濕度 60% 的情況下,通常每 1 立方公尺空氣有大概 10.38 克水氣。今天要產生一面 31.5 立方公尺冰牆,我們需要 28886 公斤的水,如果要從空氣中抽取的話,這樣需要把將近 28886×1000÷10.38≒280 萬立方公尺空氣中的水都借來用。這大概是多少空氣呢?

拿足球場做個比喻好了~一個足球場面積是 7140 平方公尺,我們現在需要 280 萬立方公尺的空氣,所以光是產生一面冰牆,足球場上空大概 400 公尺內的水氣都會被吸光光。

假如冰呪龍要使用大絕招的話,會需要多達 21 萬公噸的水,所以總共需要的大氣量為211827×1000÷10.38≒2040 萬立方公尺,才能產生三個同心圓冰牆。如果一樣用面積為 7140 平方公尺的足球場來做底面,大概上空 2858 公尺以內所有水氣都會被抽乾…..提醒一下 阿里山森林遊樂區的海拔高度只有 2216 公尺而已喔~

而且我們以上的情況都是在 20℃、濕度 60% 的狀況下設想的,但是別忘了多采多姿的魔物獵人世界中,有雨林、沙漠、冰山、火山、洞窟,每個地方的氣候、濕度、溫度都不太一樣。但每個地方都計算的話篇幅又太長了,我們就簡單的設想一下,如果發生在其他環境會發生什麼事吧~

最怕空氣突然乾燥,好乾好熱……(圖片來源:魔物獵人世界:Iceborne YouTube預告)

首先乾燥的荒原可能甚至沒有足夠的水分供給這些招式吧⋯⋯因為地球上沙漠地區的相對濕度基本上都低於 5%,溫度也很有機會更高,我看需要抽乾的大氣體積可能會幾十倍起跳,需要涵蓋的範圍會大到超過整張地圖。如果真的需要的話,可能連荒漠中的沼澤水都要借用一下,我看冰呪龍在這裡放出招式一定會造成泥魚滅絕~

其他地圖如古代樹森林、陸珊瑚台地,雖然是水分非常充足的地方,但是同時也住著許多需要這些水才能生活的動物,就算水分足夠給冰呪龍使用,一定會造成小生物的生態浩劫,例如水池乾掉、珊瑚萎縮,而我也從來沒看過有搖曳鰻魚乾躺在地上。

再來就是冰呪龍居住的雪原,既然都是主場,招式放不出來就太糗了。但有件事我們不能忘記,凝結是放熱反應,就算只有少量的冰塊產生,熱量也要有地方去吧?但我們也沒看過雪山融化之類的。

你看你看,有雷顎龍太渴倒在地上了啦!

更重要的是⋯⋯我們操縱的獵人在這種周遭環境瞬間被乾燥、還附加超強大放熱反應的狀況下,不會覺得瞬間口乾燥嗎?這可是大概100台除濕機的強度啊!還有⋯⋯其實打冰呪龍要帶的是清涼、解渴的冷飲吧?

要操縱這股力量真是辛苦你了~

參考資料

Rock Sun
62 篇文章 ・ 529 位粉絲
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