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| 2010/01/30 16:54:21瀏覽304｜回應0｜推薦2 | |
| 物理能量解析╱按物理原理拍「星戰片絕對無聊」
2010/01/25 【聯合報╱記者陳智華】 電影「刺客聯盟」中的子彈會轉彎，「極速追殺令」中男主角尚雷諾的槍彈可將壞人打飛出去，至於在星戰電影中的主角不論加速或減速，在太空船裡從來不必繫安全帶，觀眾則可享受片中超炫的雷射槍武器很好的聲光效果，但這些在真實世界可能嗎？ 交大最近舉辦「看電影談物理」競賽，參賽者針對電影中跟物理有關情節製作影片討論，吸引國內外近2百人參與，從高中生、大學生、小學老師、博士後研究員及家庭主婦都有，探討速度、力學等各式物理，有人證實電影情境符合物理原理，也有發現在現實中根本不可能發生。 以「星艦迷航記」和「星際大戰」等星戰片為例，交大電子物理系教授李威儀指出，如果遵從物理原理來製片，「星戰片絕對會很無聊」，因為看不到雷射光的光線在跑，也聽不到任何聲音，「根本就是默片」，大概也沒有人要看。 星戰片在現實中不可能發生的情節很多，李威儀以物理原理中最基本的牛頓三大定律來說明。 不繫安全帶 太空人變肉餅 首先，就是艦長等主角在太空船裡從不繫安全帶。他說，牛頓第一定律是慣性定律，如果沒有外力作用，靜者恆靜、動者恆動，第二定律則是如要改變速度，就需要外力，而且速度改變得越快，就需要施以越大的力。 但星戰片中的太空船常是以光速前進，一秒可跑30萬公里，如果太空船要從靜止加速到光速，根據牛頓第二定律，就需要施以極大的力，非常困難，太空船中的人絕對不可能承受這麼大的力。 太空船要從光速回到靜止，力道也要很大，而且船艙中的人會依牛頓第一定律中的慣性往前衝，一定會摔出太空船，而艙內的帥哥美女鐵定會「變成肉餅」。 李威儀說，電影「星艦迷航記」的編劇應該是知道這些物理原理，會產生上述的不合理，因此在影片中加入一個可以將牛頓定律「關掉」的神奇裝置—「慣性阻尼器」，並解釋因此太空船將可不受牛頓定律影響，讓演員不必繫安全帶，太空船也能要快就快、說停就停。 雷射光一段段 現實不可能 1977年上演的第一部「星際大戰」，開場時，邪惡帝國的大戰艦在太空中追莉亞公主，影片中出現一段段很炫的雷射光，觀眾屏氣凝神，非常緊張，雷射槍從此成為星戰片中最常出現的武器。 李威儀說，牛頓第三定律—「反作用力定律」，也就是A施了多少力給B ，B也會回多力給A，在太空中如果拿砲彈射擊，後座力會很大，但雷射光的後座力小，在太空中用雷射槍當武器是對的。 雷射光適合當武器的另一特性是它的光束很集中，方向性強，然而，也正因為如此，除非在正對光線的路徑上，其他的角度絕不可能看到光，而且光速很快，像電影中出現一段段的雷射光束，是不會發生的。 有人好奇為何在Disco舞廳中可看到雷射光，李威儀解釋，這是因為舞廳中往往煙霧瀰漫，雷射光線碰到空氣中的微粒後散射，大家才會在非正對光線的路徑上看到光。 此外，光的傳遞不需靠介質，因此在真空的太空中仍可前進；聲音則不然，因為聲音傳遞時需要介質，包括固體、液體及氣體等，因此，在太空中聽不到聲音，即使是爆炸，看得到卻聽不到，也因此空戰片應該是默片。 動量必須守恆 手槍不可能打飛人 電影「刺客聯盟」中，女主角為了救男主角，可讓子彈轉彎且轉圓圈，非常神勇；另有電影情節是主角打出子彈，子彈可繞過豬肉再射向目標，通行無阻，無所不能，觀眾看起來很過癮，有可能發生嗎？ 交大電子物理系教授李威儀說，要打出去的子彈轉彎或繞過豬肉再射向目標，因需進行圓弧運動，要有向力心才可能，但要有多大的力道，才能讓子彈轉彎？ 假設子彈每秒速度約800公尺，重量0.12公斤，以圓周半徑4公尺的距離來看，換算出來，這樣的向心力如果轉換成重力，等同需2千公斤的重物，如果一個人50公斤重，也就是需要抱起40人的力，子彈才可能轉彎，或繞過豬肉。 但打出子彈時，這麼大的向心力如果是槍管給的，槍管勢必會造成嚴重的彎曲，子彈無法順利發射。 如果將圓周半徑的4公尺變成4公里，子彈速度不變，但子彈重量變成120公斤，換算後槍管只需承受約2公斤的重力就可讓子彈轉彎，但子彈發射後，不能持續給予固定的向心力作用，因此，還是無法讓子彈轉彎。 李威儀說，投球時投手讓球旋轉，是利用上下氣流不同、壓力的差別，可用物理學中的白努利定律來解釋。 李威儀指出，槍的膛線讓子彈發射出去時旋轉，是為了讓子彈能夠穩定沿著射擊方向（自轉軸方向）運動，增強子彈威力，只不過它的旋轉方向與運動方向垂直，所以不會造成上下壓力差，不受白努利作用影響，不可能轉彎。 至於「極速追殺令」中男主角尚雷諾有一幕拿著大手槍將壞人打飛出去，槍大就有這種能耐嗎？ 李威儀說，物理中非常重要的動量守恆，是兩物體在碰撞前後的總動量必須一樣，拿槍打人，如果發出的子彈貫穿人體，子彈發出的能量大部分都被子彈帶走了，人不可能被打飛出去。 如果射出的子彈留在人體內，此時子彈的能量轉移到人身上是最多的，子彈射入人身前的動量就會等於人加子彈一起向後運動的動量。 以80公克子彈、每秒900公尺的速度為例，對準80公斤的人，射入並停留在人體後，因為人的質量是子彈質量的一千倍，子彈加人的共同速度會變成只有原來的千分之一，也就是每秒0.9公尺，比人慢走的速度還慢，所以人絕不可能被打飛出去。 但李威儀表示，電影「斷箭」中的最後，男主角約翰屈服塔被很大的砲彈打飛出去，理論上是可能把人打到飛出去。 依公式計算，當發出砲彈的重量在10到20公斤、且速度每秒400公尺時，有可能將人打飛出去，但現在的子彈多在100公克以下，現實中，這種事也不可能發生。 |
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