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冰球一擊 HOCKEY PUCK

Q.如果你想擊出一顆冰球並指望它把對面守門員一起撞進球網裡,那麼你得花多少力氣?

——湯姆


A.這不可能發生。

這不僅僅是你能拿出多大的力氣去擊球的問題,這本書可不關心那種限制。一個地球人用一根棍子沒法擊出時速遠大於每秒50米的球,但我們總可以假設冰球是被一個冰球機器人,或者一個電動滑板,再或者是一個超音速輕氣炮發射出來的。

這個問題說到底就是冰球運動員太重,而冰球太輕。一個穿戴全副裝備的守門員的重量是冰球的600倍左右,即便是以最快速度擊出的冰球的動量也不超過一個10歲小孩兒以每小時1.6千米的速度滑冰時的動量。

冰球運動員踩在冰面上也相當穩。一個全速滑行的運動員能在幾米距離內停下來,這意味著他與冰面之間的作用力相當可觀。(這同時說明如果你慢慢抬起冰球場的一邊,那麼傾角需要達到50度才能讓所有運動員滑到另一邊去。顯然,我們急需一場實驗來驗證這個說法。)

基於我對冰球視頻中碰撞速度的估計,以及我的一位玩冰球的朋友給我的一些幫助,我推算出一個165克重的冰球需要以2~8馬赫之間的速度運動才能使守門員被打進到網裡——如果守門員穩穩地站在冰面上,速度要更高些,如果以向上的角度擊打冰球的話速度會低一些。

以8馬赫的速度發射一個物體本質上來說不是很困難,要實現它最好的方法就是前面所說的超音速氣炮,其實——就核心原理來說——它跟發射BB彈的BB槍沒有區別。1

但一個以8馬赫速度運動的冰球會碰到很多問題。首先冰球前方的空氣會被急速壓縮,因而溫度會急劇上升。它不會像隕石那樣速度快到足以電離空氣並在身後留下一條發光的尾跡,但(只要時間足夠長)冰球的表面將開始融化或碳化。

而空氣阻力將使冰球迅速減速,所以當一個被以8馬赫的速度發射出來的冰球到達對方球門時,它的速度可能比初始速度慢多了。就算它仍保持8馬赫的速度,也不太可能擊穿對面守門員的身體。相反它會因為劇烈的撞擊而四分五裂,威力相當於一個大型爆竹或者一小條炸藥。

如果你是像我這樣的人,那麼在第一眼看到這個問題時你想到的可能是冰球會在守門員軀體上留下一個動畫片裡那種冰球形狀的洞。但這只是因為,我們對於各種材料在極高速下會發生什麼的直覺是十分不正確的。

相反,實際的場景更可能是這樣的:想像一下你以最大的力氣把一個熟透的西紅柿往一個蛋糕上砸。

這有助於你想像那個冰球砸中對面守門員後會發生什麼……

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1.不過它用的是氫氣而不是空氣,而且它不僅會讓你驚得眼珠子都掉出來,它會真的把你的眼珠子射出來。