科幻大片“秀”科学
(本报记者 吴孟婕 整理)
《超人》—— 一个“人”能有多强大?
剧情:在这部最新超人电影中,身为农夫之子的超人发现了自己的力量,并从两个来自氪星、欲大搞破坏的亡命之徒手中拯救了地球。
答案:超人能举起一辆公交车或一个石油平台,但是人类的力量相当有限。首先是肌肉的性质——人类能产生的最大力量依赖于我们的肌纤维如何工作。多年来,科学家从不同脊椎动物身上抽取肌肉并测试它们的能力,得出的结论是:在横截面上,一块肌肉每平方厘米能产生大约30牛顿的力。
你或许会问,为什么不制造更多肌肉呢?事实上,人类多年来一直在这样尝试,但运动分析学家若弗鲁瓦·贝特洛说:“我们无法让肌肉量超过某个限度,因为骨骼不会支持其力量。”超人来自氪星,理论上他不是人类,而是类人生物,因此他或许适用于不同的法则。
追问一下:超人的战役为什么像他的钢铁之躯一样不可毁灭?漫画作者说,它的力量来自氪星纺织品,但是这听起来空洞无力。在地球上,制造防弹外衣的唯一办法是用石墨烯进行加固,石墨烯柔韧,极薄,比钢铁牢固50倍。
《环太平洋》——怎么用意念操控机器人?
剧情:当巨型怪物从太平洋底出现时,人类试图用巨大的作战机器人抵御它们。这些机器人由同神经接口相连的人类驾驶员操控。
答案:“脑控接口”(BCI)听起来很酷:大脑信号向肌肉传播的速度存在生物化学上的限制,而在同怪物作战时,每毫秒都非常重要。
BCI确实存在,科学家用其来控制机器人,但它们还非常笨拙。从一种脑波模式中很难得到一个清晰的信号,这会导致错误并会放慢反应速度。
这样看来,《环太平洋》中的驾驶员的确提供了一个有用的点子:他们两人一组操纵作战机器人,大脑通过一座“神经桥”相连。通过整合神经信号,BCI排除了一些杂音,并以更大精确度操纵飞行。
追问一下:为什么怪兽的血液是蓝色的?这虽然奇怪,但并不新鲜,比如马蹄蟹就有着蓝色的血液。它的血液还能容易地凝块,这使马蹄蟹和影片中的怪兽能更快地从伤痛中复原。
《钢铁侠3》——外骨骼服装会飞吗?
剧情:时髦的亿万富翁、发明家和超级英雄托尼·斯塔克面临一系列袭击。这些袭击是一个自称曼达林的国际恐怖分子发起的。
答案:在影片中,斯塔克的战衣强大得令人难以置信。这是一个可穿着的武器系统,它能抛掷汽车,能制服战斗机。在现实世界里,这是将喷气发动机组和外骨骼这两种技术相结合的结果。
就外骨骼而言,现在已经存在大量此类系统,它们大多是为残疾人设计的装置或康复医疗装置。不仅如此,美国航天局研究人员正在努力把它们同宇航服相结合,这将让宇航员在火星上长途跋涉,但消耗的能量却很少。至于外骨骼的未来,根据科学家的乐观预测,将被用来增加力量,制造出超人系统。
追问一下:钢铁侠的喷气靴子可以在水下工作?这似乎忽视了一个事实,即依靠燃烧的喷气系统被水淹后会熄火。几年前曾有研究人员建议制造潜水飞机,但现在,这个项目似乎搁浅了。