@ 2013.02.27 , 16:58

蜘蛛侠结网拦地铁的可行性论证[v]

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如果当年你在看到蜘蛛侠在纽约市,光凭两把蜘蛛丝就停掉了处在危险之中的地铁时,觉得这很不科学很扯,那么你不是一个人(为什么又是这个梗!)。三个来自英国莱斯特大学物理系的学生前不久就发表了一篇关于这个事件的论文来量化它实现的可能性。

在进入论证之前,我们先来看看这个出现在《蜘蛛侠2》里的片段:

现在,下面就是我们计算这个可能性所需要的数据:

  • 这辆列车由4节 R160 型号的纽约地铁车厢组成,每节车厢最多准载246名乘客,[加上车厢]总质量算作200,000公斤(200吨)。
  • 这是一辆在行驶中的列车,全速行驶时列车最高时速为55英里(88.5公里)。同时这也意味着,在小蜘蛛试图停下它时,列车还处于加速过程中。
  • 根据电影情节,蜘蛛侠花了大概50秒让列车完全停止。
  • 如果将上面的数据放到一起看,可以算出,蜘蛛侠结的网可以抵挡住相当于300,000牛顿的力。下面继续:

  • 为了停下列车,蜘蛛侠“射”出了六束蜘蛛丝,每一束的宽度约为5毫米,长度约为15至18米之间。
  • 既然我们知道了列车当时的速度和蜘蛛侠停下列车所花的时间,这样就可以算出,当蜘蛛侠的网开始让列车减速那一刻起到列车彻底停止这段时间它所行驶的路程:615米。
  • 列车停止之后,蜘蛛网并没有将车厢反弹回去或是向车厢方向猛地一拉紧,这就暗示当时蜘蛛侠的网还在它的弹性限度之内。
  • 好了,加上了上面更多的数据,我们得出了一个杨氏弹性模量(Young's modulus)参数——蜘蛛侠的丝,杨氏模量为 3.12GPa,材料塑性(toughness,或变形能力)约为 500 MJ/立方米。蜘蛛侠的丝所具有的弹性能力在蜘蛛网中并算不上是一流——一般来说蜘蛛丝的杨氏模量在 1.1GPa 到 1.5GPa 之间,但圆蛛科的蜘蛛却可织出杨氏模量高达 12GPa 网。

    另一方面,说到材料的塑性,500兆焦/立方米算是一个很高的数值了。能挡子弹的凯夫拉尔纤维(Kevlar fiber,是制成“超级液体防弹衣”的材料)最高也只能达到33 MJ/立方米。然而,生活在马达加斯加岛上的达尔文树皮蜘蛛(Darwin's Bark Spider)所织的网,据检测,塑性能达到520 MJ/立方米!这也是目前世界上韧性最强的蜘蛛丝材料。

    总之,上面所作的所有计算的要点就在于,电影中所描述的这一段情节,实际上比较真实地刻画出了蜘蛛丝的能力,并且从纯技术角度上来说,并没有夸大。但这当然不是说这种事在现实生活中就可能发生了,首先,你要是蜘蛛侠才行。其次,你还要有某种方法可以使自己结的网迅速找到一个牢固的点来“抛锚”和固定;最后,虽然分析了材料的强度和韧性,不过蜘蛛实际上无法展开超过5毫米厚的蜘蛛丝。就算是被辐射变异的也不行。

    但是都无所谓了,本来看这篇文章也不是指着学习停火车技术发家致富装逼的。科学催生了科幻作品,而看到现在的死理性派用科学来验证科幻本身就是一件很萌的事。 :) 本文译自 DVICE,由译者 keep_beating 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

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