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蝙蝠侠超人神奇女侠沙赞...这些DC英雄里有两个不科学!

2020-10-31 11:05:37

文章授权转载自微信公众号:狂丸科学(ID:kuangwanplay),作者:狂丸,未经许可,不得转载

每个超级英雄都有自己的独特设定:蝙蝠侠凭借斗篷滑翔飞行、超人能够倒转时间、神奇女侠用护手挡子弹……不过,在这些充满幻想的设定中,有谁打破了自然定律?

最近,有位看热闹不嫌事大的博士从科学角度写了份特殊影评——他叫Jim Kakalios,是美国明尼苏达大学的物理教授,也是超级英雄的狂热粉丝,几十年来一直热衷于用科学剖析超级英雄们。

而他最近把注意力放在了DC系列的英雄设定上:蝙蝠侠、超人、神奇女侠、沙赞、海王、小丑,根据教授的分析,他们中有两个,没能在科学理论中站住脚。 

蝙蝠侠:通电就可以变换形态的斗篷

在2005年上映的电影《蝙蝠侠:侠影之谜》中,当电流通过记忆纤维造的斗篷时, 材料分子的重新组合让斗篷变得坚硬,使其化为类似蝙蝠的翅膀, 让蝙蝠侠在城市的街道和屋顶上滑翔飞行。

斗篷产生的奇特变化能用科学解释吗?

答案是——可以。

斗篷会发生变化,其科学原理是物质的相变,相变往简单通俗说,就是由于外在参数的变化「如:温度、压力、磁场等」,使物体的存在状态发生了转变。

举个例子:冰化成水——外部参数是温度,存在状态从固态变成液态,这就是一种相变。

明尼苏达大学的实验室发明了一种通过温度变化改变形状的材料,目前,该材料已被用于美国新航天服的设计研究中了。

假设,电影中的韦恩科技公司发明了一种纤维,对其施加电流,令材料产生形态转变,这完全符合物质相变的原理。

小丑:从高空跳到4米深的池中毫发无损

2016年上映的《自杀小队》中,小丑从十几米的高空坠入深度约4米的池中,并没有摔死,这符合物理力学常识吗?

在这个片段中,Jim教授点评的只有力的作用,不考虑其他影响因素,例如化学品硫酸池。

小丑跳入水中的姿势是水平于地面的,其身体和空气接触的表面积增大,这让空气对身体产生的阻力加大,于是,人体下坠的速度减慢、时间延长。

有一项名为「高空跳入潜水」的运动,人从十几米的高台跳到下方的水池,与《自杀小队》中这一幕的设定一致度颇高。

那么,现在高空跳入潜水的人类极限是什么——台子有多高?水池有多深?

该运动的吉尼斯世界纪录,来自一位叫Darren Taylor的大叔,他从11.52米跳入只有30cm深的水池中:

只从力的角度分析,小丑从11米的高空平落入4米深的池中,毫发无损,是符合科学原理的。

超人:眼睛发射的光让他能看到骷髅

在2013年上映的《超人:钢铁之躯》里,展现了氪星人的眼中的世界,眼睛一睁,恐怖片的感觉就出来了。

这个设定符合科学依据吗?

普通人的眼睛只能接受光线,但是,在《超人》的作品设定中,氪星人的眼睛可以自己发射光线。

他从眼中发射出的光有很多种,其中包括X光,X光扫描的物质包含的电子越多,散射效果就更加明显。

在其扫描人体时,水分子只含有12个电子,而骨骼中的钙有20个电子,所以看骨骼的效果会更加清晰,但是成像问题是失分点。

超人:能让时间回转

1978年的《超人》电影,超人冲出地球,通过超高速飞行改变了地球自转的方向,让时光倒流。这符合科学原理吗?

狭义相对论存在这样一个理论:接近光速的物体时间会变慢,但该物体只是本身的时间变慢,物理大佬们以此推论出——假如有超光速物体,其时间将倒流。

Jim教授开始计算超人环球飞行的速度:

首先需要确定超人飞行的路程,地球赤道的半径是6371千米,超人飞行的位置并非紧贴着地球,教授推算,他的飞行半径超过了1万千米,如果按照规则的圆来推测他的飞行路程,那么将会超过6万千米,而教授将这个数字推测约为6.6万千米。

其次确定时间,他根据影片中的时间,推算出超人飞一圈需要0.15秒,根据速度=路程/时间,得出超人飞行的速度可达44.04万千米/秒,高于光速(30万千米/秒)。

作品设定可以很大胆,超人的飞行速度打破了「时间禁锢」。

但是教授指出一个不合理的扣分点——如果要改变地球自转的方向,还需要其他力的作用,超人并没有给地球施加其它力的作用,所以这里并不严谨。

神奇女侠:守护银镯可以反弹子弹

在作品设定中,神奇女侠护手般的银镯能保护主人不受流弹伤害,在这里,我们不讨论神奇女侠的身体强度、反应速度,只研究是否真的有金属可以反弹子弹。

Jim教授带着大家计算了一下,能反弹子弹的金属强度有多高:

先看一下子弹的动量,子弹打在手镯上会产生动量,如果要让子弹反弹回去,就需要同等的动量,所以mv-(-mv)=2mv,动量翻倍:

一颗子弹重约20g,速度约305m/s,假设弹射时间是1毫秒(千分之一秒),Jim教授通过冲击力计算公式,得出手镯承受的冲击力是2700英镑,约1224kg:

我们再来计算压强,假设面积小到只有0.04平方英寸(约0.26平方厘米),那么子弹对手镯产生的点压强为31751千克/平方英寸。

现实生活中,冷轧钢、不锈钢等能承受的点压力约为31751-34019千克/平方英寸,比作品设定中的承压要强一些。

因此,可以反弹子弹的手镯符合科学。

海王:和鱼群对话

作为海洋的掌权者,这个能和鱼对话,用意念驱使鱼群的设定,非常有王者之风。

Jim教授点评道:「这个符合科学原理的设定,我能给出10分满分。」

他验证的前提是不考虑其他自然法则,只验证意念的传播。人在思考的时候,脑内会产生电磁波,这些电磁波非常微弱,但确实存在:

假设海王的超能力,是他思考的时候可以和海洋中的生物沟通,他脑中微弱的电磁波真的可以被鱼群接收,教授给出2个原因:

其一,海水的导电性极高。

其二,有些鱼对电磁波非常敏感。

有些鱼长有一种称为电感受器的特殊器官——劳伦氏壶腹(ampullae of Lorenzini),鱼类可以用它感知电场、磁场及温度梯度等。

最具有代表性的就是鲨鱼了,劳伦氏壶腹在其皮肤表面存在开孔,是明显可见的黑点:

思考产生的电磁波、优质的传播媒介海水、对电磁场极度敏锐的鲨鱼,三者合体,令海王的这个能力加入了科学原理大军。

比利:用闪电给手机充电

2019年上映的《雷霆沙赞》中,拥有雷电之力的比利一边走着,一边引来雷电为路人的手机充电:

这个行为非常不科学!请勿模仿!

给手机充电的此「电」非彼「电」,手机充电是一种化学反应,原理是锂电池内锂离子从正极到负极的移动。

在电影中,路人的手机在接收到闪电之后发生了爆炸,所以用闪电给手机充电这个设定,是不科学的。

经过Jim博士的一番分析,「谁不科学」的竞猜结果至此已经水落石出。有人觉得太较真,但不少网友表示:严谨些总是好的。正是因为创作者在科学的基础上天马行空,才为观众们打造出一个「明知是科幻,却又无比真实」的世界。

(文中图片素材来源自网络,仅供学习交流使用)

参考资料:

https://weibo.com/2214257545/Jqnmf5aGU?filter=hot&root_comment_id=4562863697691761&type=comment

https://www.youtube.com/watch?v=TFgS-dEITHQ

https://en.wikipedia.org/wiki/James_Kakalios

https://en.wikipedia.org/wiki/The_Physics_of_Superheroes

http://www.cfan.com.cn/2018/0903/131361.shtml

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%B3%E4%BC%A6%E6%B0%8F%E5%A3%B6%E8%85%B9

https://www.guinnessworldrecords.com/news/60at60/2015/8/2005-highest-shallow-dive-392864

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%97%B6%E9%97%B4%E5%80%92%E6%B5%81

https://youtu.be/Qc25Ewq9QBI

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E8%A1%8D%E5%B0%84

https://zhuanlan.zhihu.com/p/35681966