灰姑娘玻璃鞋引发的思考：童话里都是骗人的！

玉兔

仙女、吸血鬼、超人有一个共同点：违背自然法则。

计算发现，灰姑娘的玻璃鞋很有可能和她的心一样，在逃跑途中碎成一地。供图：AF ARCHIVE，ALAMY
撰文：Mark Strauss
灰姑娘的故事，你一定不陌生：当午夜的钟声敲响，灰姑娘面临着即将到来的窘境，不得不逃离皇家舞厅，留下一只水晶鞋。于是王子在整个国王里寻找能穿上那只鞋的女子，终于找到了灰姑娘，最后他们幸福快乐地生活在一起。
不过，物理系学生利用压力应力计算，评估了玻璃鞋的耐用性后表示，灰姑娘过上好日子的机会在逃跑时已经破灭了。
他们解释说：“站立的时候，向下的作用力会均匀地落在两脚之间”，但遇到走路或是奔跑的话，这种力则每次完全压在一只脚上。结果呢？灰姑娘的玻璃鞋很有可能会破碎（和她的心一样），除非鞋跟的高度小于1.3厘米。这样一来，那些雄心勃勃的公主们应该选择平跟鞋，而不是高跟鞋。
在《物理专题杂志》上，还有不少和虚拟人物有关的警示故事。学生们用物理学知识发现了不少“问题”，并发表在莱斯特大学的在线期刊上，然后进行“同行评审”。
有一些同学写的是真实世界里的事情，比如为什么打开窗户时，门会砰地一声关上，不过大部分同学分析的是奇幻、虚构的作品，包括童话、希腊神话、漫画、电影和视频游戏。
负责这门课程的物理学教授Mervyn Roy说：“真实世界只有一个，相对简单的问题早就有人思考过了，对学生们来说没什么挑战性。但如果把目光转向虚构作品，那可是一个有待挖掘的大宝藏。”

在1978年的电影《超人》中，超人反转地球时犯了一个大错误。图片：AF ARCHIVE，ALAMY

为了证明这一点，学生们通力合作。几十年来，杰出科学家也写了不少关于虚构世界的论文。德高望重的海洋学家Karl Banse也曾在杂志上发表过一篇文章《美人鱼的生物学、文化和灭亡》；牛津大学数学研究所的Thomas Woolley则展示了如何用扩散方程来预测僵尸的迁移模式。
Roy说，科学家喜欢解决问题，而且受好奇心驱动的研究可以产生意想不到的见解。他提到了多篇论文中的一个例子。这些论文写于20世纪末，讨论的是咖啡环污渍中的物理学。“我能想象当科学家做事的时候，很多人都是丈二和尚摸不着头脑。但现在，他们研究出的模型已经用在自组装纳米粒子等技术上了。”
而且，科学家也和普通人一样，都要找点乐子。
“深海新闻”博客的创立人、主编海洋学家Craig McClain称：“在职业生涯中，我看见科学家和公众批评科学家都在寻找‘有趣的’事物，比如我就是这样的人。如果博士头衔能带给来哥斯拉排尿的计算结果，那我一定会高兴地带上书呆子的高帽。”
本着这种精神，我们一起来看看《物理专题杂志》上的各种研究论文吧。
超人的超级错误
在1978年的电影《超人》中，超人因为露易丝·莱恩的死悲痛欲绝，决定飞回过去，因为速度过快，导致地球向反方向旋转。
当然，用这种方式来时间旅行简直是荒谬，但“最后的氪星之子”这么做是否会改变整个星球的旋转方向呢？
这是有可能的。但根据爱因斯坦的广义相对论，移动物体的速度在接近光速时，质量就会增加。如果超人飞得足够快，他的相对论性质量会是正常质量的1370万倍。这样一来，他所产生的引力场足以改变地球自转的极性。
不幸的是，引力场也会吸引附近的小行星，因此超人会把地球推向灭绝的境地。学生们警告说：“演员专业训练，请勿在家模仿。”
圣诞老人的悖论
爱因斯坦的理论也规定说，如果一个物体相对静止，另一个物体处在移动中，那么对于移动中的那个而言，时间就会变慢（即“孪生佯谬”）。
这对圣诞老人意味着什么？为了在一晚上时间（12个小时）里把所有礼物分发出去，他需要以光速的0.76%全力以赴。圣诞老人在平安夜发放礼物已经有194年了，根据时间膨胀原理，他应该比我们年轻242秒。

圣诞老人的速度是如此之快，以至于跑着跑着，他比我们都要年轻。摄影：JOEL SARTORE，NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
吸血鬼的吸血问题
如果吸血鬼想保持良好的形象，那每次吸食的血量不能超过一个人的15%。超过那个界限，人类就会心跳加快，造成更多血液从外颈动脉上的小孔中喷涌而出。这种变化就像是吸管变成了消防带。
学生们用流体力学计算出，吸血鬼只要6.4分钟就能吸完“配额”，然后必须赶紧逃之大吉。
燃烧的鞋子
在电视剧中，全宇宙速度最快的超级英雄闪电侠跑得飞快，在一幕场景中，他的鞋子甚至着火了。
假设他的鞋是橡胶底，那么速度要达到每秒6911米才能产生足够的摩擦热点燃橡胶。不过，在“现实生活中”，闪电侠的速度只要超过每秒394米，鞋子就已经先散架了。
邪恶计划
在詹姆斯·邦德的电影《择日而亡》中，邪恶的天才古斯塔夫·格拉夫用伊卡洛斯卫星威胁整个世界。这颗卫星可以利用阳光产生一个致命的激光束。那么，卫星上的太阳能电池板有多大呢？
考虑到激光的初始能量，再加上抵消大气影响所需的额外能量（它将破坏地球的表面），太阳能电池板必须达到4870平方米那么大，差不多是半个街区那么大。
学生们总结说：“这颗卫星可能得分段制造，但考虑到要分很多次发射到太空，耗费的资金也不少。”也许邪恶的坏人应该考虑外包？
译者：Sky4
来源：travel.163.com