科学视角看加勒比海盗5

说起来真是难以置信，第一部加勒比海盗上映以来已经过了13年了。而5月末，加勒比海盗5：死无对证上映了。

类似系列的第三部，开场是紧接上一部的感人的父子团圆场景。

闲话不多说，我们直接开始进行娱乐向的科学分析。

credit: 煎蛋画师六翼

船只转弯

Salazar有很好的报复杰克船长的理由。在杰克年轻时，他耍了个花招，将Salazar的船只引入绝境之中——自己将绳索套在露出的礁石上，来了一个急转弯，而Salazar的船只就直接撞在了礁石上。

credit: 123RF

在急转弯中，杰克的船只向内倾斜。水流在转弯的时候流动情况大异寻常，由于各种因素，某些船只在转弯的时候会向内倾斜，某些则会向外倾斜。
当船只转弯时，会受到向心力的作用，能与该力相互作用的就只有船只受到的水流的力。

船只有一个重心，当货物没有移动时会保持在相对船只结构相同的位置，可以将这个位置视作重力对船只的作用点。

船只同样有一个浮力中心，由于船体的移动而到处游走，表示了船体排开水量的重心所在。

credit: 123RF

在左图中，水的作用力线经过了重心下方，试图以逆时针方向扭转船体，将其向左边倾斜。而浮力则是相反的作用，试图将船体按照顺时针方向扭转。

在右图中，水的作用力线经过重心的上方，试图以顺时针方向扭转船体，所以船体向右倾斜，因而浮力同样反作用。

这其实有点简化了，因为实际上这是一个动态过程，船只倾斜的时候浮力中心也会变化。

在死无对证中，杰克船长扔出绳子套住礁石使得船只转向。绳子与船只连接的位置相当高，很可能是在重心上方拉动船只的，因此使船只向着礁石倾斜。所以在科学上是可行的。

抢银行

杰克想出了一个大胆的计划，利用马匹牵引一吨重的保险箱，将其拽出银行。这个计划并不完美，因为最后保险箱并没有移动，反而马匹将整个银行都拉走了。

不过12匹马能拉动一吨重的保险箱在路上跑吗？一整个银行建筑又如何呢？

我起初认为拉动保险箱是可能的，但整个建筑就很离谱。不过事实上马儿非常强壮，一对驮马就能拉动50吨。

油管上有视频显示两个驮马能拉动5.4吨货物。那么12匹马拉走整个建筑看起来也不是不可能了。

旋转断头台

在一个可能是最令人印象深刻的场景中，就在杰克将要被断头台□□之时，一个炮弹猛撞在断头台上。于是就产生了戏剧性的一幕：铡刀离杰克变得更近了，然后由于整个断头台在空中转起来了，铡刀又远离了杰克的脖子。

如果你用绳子转过某些东西，那你肯定知道当转得足够快的时候，绳子就会绷紧。

credit: 123RF

为了避免断头台砍掉杰克的脑袋，就必须转得足够快抵消重力。假设断头台有4米高，也就是旋转半径r。那么能计算出转一圈的时间周期T：

加速度=4*PI2*r/T2, T2=4*PI2*r/加速度=4*PI2*4/9.81=4.012秒。

即断头台必须每四秒就至少转一圈，在电影中看起来转得快得多，所以杰克是有可能活下来的。

精密时计经度法

船只航海时，天文学家Carina使用了精密计时表——18世纪经过长时间发展提出的一种高精度时间间隔。

高效航海需要知道自身的经纬度，精密计时表是航海历史上最关键的技术之一。

纬度很容易得到，比如看正午太阳的高度。不过在海洋上，经度就很难得到了，需要综合恒星和参考位置的时间等知识，比如格林威治时间。

credit: 123RF

精密计时表能够准确计时，使水手更有效、更可靠地航海。这种技术的提出和发展是一个有趣的故事，Dava Sobel写的《Longitude: The True Story of a Lone Genius Who Solved the Greatest Scientific Problem of His Time》一书就写了这个故事。

能在电影中看到几百年前海员在公海导航是一件很新鲜的事儿，为影片增加了一定的科学性。

结论

影片中包含了大量的动作和科学元素。大部分细节在天文学家Carina身上体现得最为明显，这位天文学家曾多次重新校准天文望远镜或者使用精密计时表计算经度。不过在很多追逐和战斗场景中有些细节就不是很明确了。

不过令人称奇的是，很多科学细节都比较合理，这也算是电影中比较少见的了。

本文译自 conversation，由 CliffBao 编辑发布。Michael Milford