【武俠物理】《射鵰》歐陽鋒除晒衫 3000米雪山跳落地點解唔死?

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著名英國物理學家霍金(Stephen Hawking)早前逝世,他對物理學的巨大貢獻,讓世人永恆懷念!雖然霍金生前受到「肌萎縮性脊髓側索硬化症」(ALS、俗稱「漸凍人症」)折騰,但無礙其探索宇宙的堅持,更讓世人看到物理學的魅力。

事實上,物理學在日常生活中無處不在,就連武俠小說都有物理學在其中。內地青年學者、《南方都市報》專欄作家李開周在其新作《誰說不能從武俠學物理?》中,卻物理學與引人入勝的武俠世界結合,運用科學角度破解《射鵰英雄傳》的西毒歐陽鋒從3,000米雪山跳卻奇蹟地不死之謎,關鍵在於他脫光衣服自製「降落傘」減低緩衝力。從細節處觀察,就能讓物理學在武俠小說中「活」起來。

以下為《誰說不能從武俠學物理?》部分節錄內容:

影星梁朝偉亦曾在電影中飾演歐陽鋒,其中「孖潤腸」造型教人難忘。(《射鵰英雄傳之東成西就》劇照)

《射鵰英雄傳》第37回,歐陽鋒被黃蓉設計騙上一座雪山,隨即撤掉上山時搭設的羊梯。那座雪山高聳入雲,極陡、極滑,再高明的壁虎遊牆功也無濟於事,歐陽鋒困在峰頂下不來了。到了第四天,天空又飄下鵝毛大雪,黃蓉與郭靖都以為歐陽鋒必定會凍餓而死,哪知道歐陽鋒突然從峰頂跳了下來:
 
只見他並非筆直下墮,身子在空中飄飄蕩蕩,就似風箏一般。靖、蓉二人驚詫萬分,心想從這千丈高峰落下,不跌到粉身碎骨才怪,可是他下降之勢怎的如此緩慢,難道老毒物當真還會妖法不成?片刻之間,歐陽鋒又落下一程,二人這才看清,只見他全身赤裸,頭頂縛著兩個大圓球一般之物。黃蓉心念一轉,已明其理,連叫:「可惜!」

霍金終身醉心研究物理學,貢獻良多,他的離世是科學界的重大損失。(資料圖片)

3000米落下時間24.7秒

一丈等於3公尺,千丈高的雪山距地面足有3,000公尺。如果歐陽鋒在重力吸引下做自由落體運動,落地速度必然很大。有多大呢?算一算就知道了。
 
根據自由落體運動公式,物體落地時的末速度等於重力加速度與下落時間的乘積,而下落時間則等於兩倍的下落距離除以重力加速度然後再開平方。重力加速度取9.8公尺每秒平方,下落距離是3,000公尺,求出下落時間為24.7秒,進而求出落地末速度為每秒242公尺。這個速度基本接近奧運會上10公尺空氣步槍射出的子彈,比用諸葛連弩發射出的鐵箭都要快。如果歐陽鋒照此速度落地,一定會將凍得鐵硬的地面砸出一個深達數公尺的大洞,他的身體也一定會摔得四分五裂,只能用洛陽鏟和吸塵器來收屍。
 
不過地球上任何一種物體的下落都不會是純粹的自由落體,因為地球上有空氣,而空氣有阻力。當物體的下落速度愈來愈快時,空氣對它的阻力也會愈來愈大,只要下落的距離足夠長,最終阻力總會與重力持平,將自由落體的加速運動變成一種勻速運動。換句話說,物體從高空下落時的速度不會無限增加,總會有一個極限,一旦達到這個極限,速度就恆定了。

金庸的《射雕英雄傳》深受讀者喜愛,先後被拍成電影及電視劇,其中以1983年在無綫播出的版本最經典。(《射雕英雄傳》電視劇照)

衣褲做降落傘增浮力

有些讀者朋友玩過高空跳傘,穿著防護設備從5,000 - 6,000公尺的高空躍下,剛開始並不需要打開降落傘。下落速度愈來愈快,愈來愈快,但由於空氣阻力不斷與地心引力抵銷,下落的加速度會愈來愈小。大約經過20秒左右的時間,加速度歸零,人體勻速下落。
 
空氣浮力也屬於電磁力。根據流體力學中的空氣阻力計算公式,歐陽鋒跳下後受到的浮力等於空氣密度、風阻係數、迎風面積、下落速度的平方等四個物理量的乘積再除以2。再根據高空跳傘的經驗資料,沒有打開降落傘時的風阻係數取0.83,空氣密度取1.1,迎風面積取0.3平方公尺,下落速度取80公尺/秒,此時歐陽鋒受到的浮力約為880牛頓,基本上可以抵銷地球對他的引力,使他可以按照80公尺/秒左右的速度勻速下落,而不會繼續加速。
 
80公尺/秒也是一個驚人的速度,歐陽鋒落地還是會摔成肉餡。怎樣做才能逃過這一劫呢?歐陽鋒的聰明才智派上了用場:他在雪山上脫得一絲不掛,用上衣和褲子做了一個簡易的降落傘,增大了風阻係數和迎風面積,進而增大了空氣浮力。

金庸的武俠小說已成經典,當中各大門派高手招的情節更令人回味無窮,原來物理學都可應用其中。(資料圖片)

歐陽鋒的簡易降落傘當然無法和專業降落傘相比,其迎風面積最大不超過一平方公尺,風阻係數最大不超過1.2(專業降落傘的風阻係數可達到2.5以上),空氣浮力大約是自由下落時的5倍,最後將以16公尺/秒的速度砸向地面,相當於被一列加速以後的超級動車迎頭撞擊,依然難逃一死。
 
那麼歐陽鋒摔死沒有呢?當然沒有。只見他在半空腰間一挺,撲向城頭的一面大旗。歐陽鋒左手前探,已抓住了旗角,就這麼稍一借力,那大旗已中裂為二。歐陽鋒一個筋斗,雙腳勾住旗杆,直滑下來,消失在城牆之後。
 
歐陽鋒之所以沒死,一是在落地前借助了大旗的彈力,來了一個小小的緩衝,二是因為他身處武俠世界,用絕頂輕功創造出低重力環境。減小了重力加速度,再加上簡易降落傘帶來的浮力,使他得以低速著陸。
 

李開周著作《誰說不能從武俠學物理?》(時報出版)

書名:《誰說不能從武俠學物理?》

作者:李開周
1980年生,河南開封人,青年學者,《南方都市報》專欄作家,曾於《新京報》、《中國經營報》、《世界新聞報》、《羊城晚報》、《中國烹飪》和《萬科周刊》等媒體開設專欄。著有《包公哪有那麼黑:你所不知道的包青天》、《擺一桌絕妙的宋朝茶席》、《過一個歡樂的宋朝新年》、《吃一場有趣的宋朝飯局》、《歷史課本聞不到的銅臭味》、《民國房地產戰爭》等。

出版社:時報出版

《香港01》獲出版社授權轉載,標題為《香港01》編輯所擬。

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