如果要給所有的科幻電影搞個(gè)影響力排行,《星球大戰(zhàn)》系列若說它是第二,恐怕就沒誰敢說自己是第一了。隨著續(xù)作《原力覺醒》的上映,各種風(fēng)光的天體星球,威風(fēng)霸氣的宇宙戰(zhàn)艦,千奇百怪的外星人物……星戰(zhàn)系列中許多經(jīng)典的形象和場景再次給大家?guī)硪还尚菓?zhàn)熱潮。不過,要在這些經(jīng)典中選一個(gè)最經(jīng)典的,無疑還是那個(gè)超級重要的,支撐整個(gè)星戰(zhàn)系列的,沒有它電影就演不下去的,連標(biāo)題都要由它組成的東西——原力。
什么,你問為什么不是嗡嗡嗡滿屏幕亂閃的光劍?哦,拜托,沒有原力來啟動的光劍就跟你家里的手電筒差不多,電影中那些無比精彩的光劍大戰(zhàn)本質(zhì)上還是原力的比拼。那沒看過原作的讀者肯定要問了,這個(gè)神秘兮兮的“原力”到底是什么?
所謂“原力”,其實(shí)是《星球大戰(zhàn)》系列電影中的核心概念,一種被描述成超自然的而又無處不在的神秘力量,是絕地武士(電影中的大部分正派)和西斯(反派)兩方依靠和追求的力量所在。哇!等等,這老神棍一樣的解釋是怎么回事?科普雜志上寫這些東西會不會跑題了?咳咳,不用擔(dān)心,本期欄目我們并不去討論原力到底是什么,因?yàn)榧词故请娪爸邪压鈩ξ璧盟⑺⑥D(zhuǎn)的絕地武士們也沒幾個(gè)說得清的,我們要討論的是—既然原力這么厲害,那用它來發(fā)電效果如何呢?
為了解決這個(gè)問題,我們需要《星球大戰(zhàn)》系列中最受人愛戴的角色—尤達(dá)大師的協(xié)助,因?yàn)樗先思也粌H掌握原力的本領(lǐng)數(shù)一數(shù)二,而且很好說話并樂于幫助年輕人(反正我們是不敢請黑武士幫忙)。電影中展現(xiàn)尤達(dá)大師原力之強(qiáng)大的鏡頭不少,但真正能幫助我們量化研究原力的還是《星球大戰(zhàn)》正傳第一部里,尤達(dá)大師將墜入沼澤中的X翼戰(zhàn)機(jī)提升起來的那一幕。雖然劇情上尤達(dá)大師這么做是為了鍛煉主人公盧克的意志,但在物理學(xué)的層面上,這正好是一個(gè)將原力這種未知能量轉(zhuǎn)換成我們熟悉的能量—機(jī)械能—的過程,這樣就方便我們計(jì)算了。
機(jī)械能
機(jī)械能是日常生活中最常見的一種能量形式,比如你跑步時(shí)就是將身體內(nèi)儲存的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程。物理學(xué)將其定義為動能與勢能的總和,它的大小與物體的質(zhì)量、所處位置以及運(yùn)動的速度有關(guān)。
接下來就是物理課考試時(shí)間了,問:將一個(gè)物體提升到某一高度,所需要的能量等于該物體的質(zhì)量乘以重力加速度,再乘以所提升的高度。那么,電影中尤達(dá)大師將X翼戰(zhàn)機(jī)提升出沼澤水面需要多少能量呢?咳咳……好吧,看來這不止是一道物理題,還是一道重度星戰(zhàn)發(fā)燒友測試題啊,我們還得考證一些數(shù)據(jù)才行(友情提醒,如果你對一長串的數(shù)字感到頭疼,請直接跳過考證過程看結(jié)果吧)。
《星球大戰(zhàn)》官方給出的X翼戰(zhàn)機(jī)數(shù)據(jù)是機(jī)身長度為12.5米,但由于制造材料不明,所以機(jī)身重量未知,不過估計(jì)也不會很輕,否則尤達(dá)大師就不會用這個(gè)來考驗(yàn)盧克了。我們假設(shè)X翼戰(zhàn)機(jī)的材料和我們現(xiàn)實(shí)世界中的F22戰(zhàn)斗機(jī)差不多(即密度相同),F(xiàn)22有19米長,空重19700千克,那X翼戰(zhàn)機(jī)大概就重達(dá)5600千克。
尤達(dá)大師將X翼戰(zhàn)機(jī)升出水面的高度大約是戰(zhàn)機(jī)起落架的高度,這個(gè)大約有1.4米。整個(gè)提升過程中大師控制得相當(dāng)平穩(wěn),耗時(shí)約3.5秒。而他們所在的那顆星球—達(dá)戈巴行星,電影中設(shè)定的引力大小約為地球的0.9倍,則重力加速度就是0.9g(g為地球的重力加速度,數(shù)值大小約為9.8)。
那么,5600×0.9×9.8×1.4 = 69148.8焦耳
現(xiàn)在答案呼之欲出:尤達(dá)大師釋放的原力能量大小為69148.8焦耳(焦耳是能量大小的單位),我們?nèi)≌褪菍⒔?0000焦耳的能量,再用它除以時(shí)間3.5秒,得出尤達(dá)大師用原力“發(fā)功”的功率為20000瓦。20000瓦有多大呢?大家想一想家里用的電器的功率,電飯煲是500瓦,冰箱是100瓦,電腦是200瓦,最費(fèi)電的空調(diào)一般為1000瓦……如此看來,若將尤達(dá)大師的原力完全轉(zhuǎn)化成電力,就算是你家里的電器全部打開運(yùn)轉(zhuǎn),也就大約只用了原力發(fā)出電量的十分之一而已,真是超棒的能源啊,而且綠色無污染!
如果你對尤達(dá)大師的原力還是沒什么概念,我們不妨將其與普通的人類比較一下。雖然現(xiàn)實(shí)世界中沒有原力(至少目前還沒有發(fā)現(xiàn)),但人類的大腦能通過腦電流來向身體傳遞信號,而腦電流的本質(zhì)是神經(jīng)元產(chǎn)生的離子電流,假設(shè)將這種電流轉(zhuǎn)換成可供電器使用的電流,它與尤達(dá)大師的原力發(fā)電相比會有什么結(jié)果呢?那么,接下來就是物理課考試附加題的時(shí)間了(再次友情提醒,如果你還沒有接觸過能量、功率這些物理概念,請?jiān)俅翁^計(jì)算過程直接看結(jié)果吧)。
人腦大約有800億個(gè)神經(jīng)元,但這些神經(jīng)元并不是全部同時(shí)處于工作狀態(tài)的,同一時(shí)間內(nèi)只有大約1%,也就是8億個(gè)神經(jīng)元處于激活狀態(tài)。當(dāng)傳遞信號時(shí),一個(gè)神經(jīng)元會產(chǎn)生大約0.000000001安培的電流(安培是電流的單位),電壓的變化值大約為0.105伏特(伏特是電壓的單位),根據(jù)功率的大小等于電流值乘以電壓值,計(jì)算出8億個(gè)神經(jīng)元總共產(chǎn)生電能的功率約為0.084瓦,這就是一般情況下人類腦電流產(chǎn)生功率的大小,與尤達(dá)大師那20000瓦的功率相比,小的都可以忽略不計(jì)了。
雖然這樣估算下來,尤達(dá)大師用原力發(fā)電的效果確實(shí)驚人,但原力畢竟只是電影中的概念,我們也只能像做物理考試題一般地幻想一下而已。不過話說回來,尤達(dá)大師曾說過“絕地武士把原力用于知識和防御,絕不用于進(jìn)攻”,不知道發(fā)電算是哪類范疇呢?