超凡蜘蛛絲
專欄
作者:貝小戎
在《紐約客》影評人安東尼·雷恩看來,蜘蛛俠一點都不超凡,他連洗衣機都不會用;影片的大部分時間,他都一臉茫然和彷徨;跟女友格溫一起畢業,格溫申請了赴牛津大學深造,去學分子生物學,而他卻除了發呆就是無所事事地躺在床上;還有,他那麼大了還跟姨媽住在一起—隻有責任在召喚他時,他才會釋放出內在的能量。
很顯然,他的超凡僅在於—他能憑借蛛絲在高樓間來回穿梭,觀眾由此也得以鳥瞰一下高樓林立的城市。但是一個學過高中物理的人通過計算都能發現,實際上,他那樣蕩來蕩去地做鍾擺運動,其行進速度並不會比在地上跑更快:如果他用60米長的蜘蛛絲擺動,平均時速也隻有大約30公裏。那他為什麼還是選擇擺動而不是跑動呢?這當然是因為在高空擺動顯得更酷。如果他在地上跑的話,圍觀的人會更多,可能還會有許多人找他簽名。
全片中我最緊張的,都不是那些亂七八糟的別的蓄意為之的橋段,而是看到蜘蛛俠為了讓他女朋友格溫置身事外,用蜘蛛絲把她纏在了一輛汽車上。你想,這下格溫如何才能脫身去幫她男友呢?還有誰能破解得了蜘蛛絲呢?沒想到—格溫拿出一把刀,三下五除二就把蜘蛛絲割斷了,這真是令人又驚又喜。喜的是,格溫真有辦法,可以去跟蜘蛛俠並肩作戰了。驚的是,萬一敵人看到這一幕怎麼辦?他們會發現,原來蜘蛛絲這麼容易就可以割斷啊?壞人這下肯定會感到振奮。
也許有這種可能:蜘蛛絲很容易就能被割斷,不等於它就不結實,它照樣能夠讓蜘蛛俠在高樓間蕩來蕩去,能困住超級大壞蛋,甚至能吊住汽車。《舌尖上的中國》裏說到,朝天椒的“辣度可以達到50萬斯高維”。抗拉強度也有一個單位叫兆帕斯卡,即每平方米100萬牛頓,蜘蛛絲的抗拉強度比鋼高,達1.75兆帕斯卡,這意味著它橫截麵的每平方毫米可以承受178公斤的重量。一篇文章說:“真正的蜘蛛絲很結實,但很難讓蜘蛛吐出足夠多的絲。因為蜘蛛會吃同類,也很難把它們放在一起。科學家就把蜘蛛的基因植入了蠶中。這種蠶的絲可以用在手術中,製成更結實的縫線。”
蜘蛛俠要想發揮其超能力,並不是隻擁有蜘蛛的基因就夠了,無論是飛升還是俯衝,這中間都涉及許多物理問題,如擺動的角度、發射蜘蛛絲的初始速度、蜘蛛絲遇到的空氣阻力等等。所以除了有時候需要學習電容等新知識,他肯定需要敏銳的頭腦、反複的練習。
美國《連線》雜誌對蜘蛛絲背後的物理學做了一番計算。蜘蛛俠要想用蜘蛛絲抓住一輛掉下來的汽車,他的蜘蛛絲得有多粗?假如車身重2000公斤,隻有一秒鍾它就會掉到地上,那麼蜘蛛絲需要能夠承受39200牛頓的力量。假如蜘蛛絲是半徑1毫米的圓柱體,如果它的材質是鋼,能夠承受6503牛頓,如果是尼龍的,隻能承受235牛頓,如果是蜘蛛絲,也隻能夠承受3142牛頓,所以它隻能是碳納米的。如果是鋼的,其半徑要達到2.5毫米。
如果是碳納米的,蜘蛛俠要隨身攜帶多少蜘蛛絲呢?碳納米管的密度是每立方厘米0.55克。如果蜘蛛俠要在5到10層樓的高度之間蕩來蕩去,假設需要20米長、半徑1毫米的蜘蛛絲,其體積將相當於3.2米長的鉛筆。假設他需要50條這樣的蜘蛛絲,他的手臂要有多粗才能裝下這麼多蜘蛛絲呢?答案是,半徑9.6厘米,要比手臂高出7厘米。
而蜘蛛俠往高樓上扔蜘蛛絲的初始速度要達到多少,蜘蛛絲才能掛上去—答案在這裏:假定是30米高的樓房,不計空氣阻力的話,他的初始速度要達到每秒54公裏。空氣阻力的計算比較複雜,隨著蜘蛛絲的上升,它的速度會變慢,遇到的空氣阻力就會變小。忽略不計的話影響不是很大。
在影片的最後,蜘蛛俠要發射出蜘蛛絲,去抓住他下墜的女友。其初始速度如果是每秒40米的話,蜘蛛絲大概能伸到163米的下方。結果,格溫大概下墜的高度超出了163米……請自行想像一下。