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《那些古怪又让人忧心的问题》冰球一击 HOCKEY PUCK

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Q.如果你想击出一颗冰球并指望它把对面守门员一起撞进球网里,那么你得花多少力气?

——汤姆


A.这不可能发生。

这不仅仅是你能拿出多大的力气去击球的问题,这本书可不关心那种限制。一个地球人用一根棍子没法击出时速远大于每秒50米的球,但我们总可以假设冰球是被一个冰球机器人,或者一个电动滑板,再或者是一个超音速轻气炮发射出来的。

这个问题说到底就是冰球运动员太重,而冰球太轻。一个穿戴全副装备的守门员的重量是冰球的600倍左右,即便是以最快速度击出的冰球的动量也不超过一个10岁小孩儿以每小时1.6千米的速度滑冰时的动量。

冰球运动员踩在冰面上也相当稳。一个全速滑行的运动员能在几米距离内停下来,这意味着他与冰面之间的作用力相当可观。(这同时说明如果你慢慢抬起冰球场的一边,那么倾角需要达到50度才能让所有运动员滑到另一边去。显然,我们急需一场实验来验证这个说法。)

基于我对冰球视频中碰撞速度的估计,以及我的一位玩冰球的朋友给我的一些帮助,我推算出一个165克重的冰球需要以2~8马赫之间的速度运动才能使守门员被打进到网里——如果守门员稳稳地站在冰面上,速度要更高些,如果以向上的角度击打冰球的话速度会低一些。

以8马赫的速度发射一个物体本质上来说不是很困难,要实现它最好的方法就是前面所说的超音速气炮,其实——就核心原理来说——它跟发射BB弹的BB枪没有区别。1

但一个以8马赫速度运动的冰球会碰到很多问题。首先冰球前方的空气会被急速压缩,因而温度会急剧上升。它不会像陨石那样速度快到足以电离空气并在身后留下一条发光的尾迹,但(只要时间足够长)冰球的表面将开始融化或碳化。

而空气阻力将使冰球迅速减速,所以当一个被以8马赫的速度发射出来的冰球到达对方球门时,它的速度可能比初始速度慢多了。就算它仍保持8马赫的速度,也不太可能击穿对面守门员的身体。相反它会因为剧烈的撞击而四分五裂,威力相当于一个大型爆竹或者一小条炸药。

如果你是像我这样的人,那么在第一眼看到这个问题时你想到的可能是冰球会在守门员躯体上留下一个动画片里那种冰球形状的洞。但这只是因为,我们对于各种材料在极高速下会发生什么的直觉是十分不正确的。

相反,实际的场景更可能是这样的:想象一下你以最大的力气把一个熟透的西红柿往一个蛋糕上砸。

这有助于你想象那个冰球砸中对面守门员后会发生什么……

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1.不过它用的是氢气而不是空气,而且它不仅会让你惊得眼珠子都掉出来,它会真的把你的眼珠子射出来。