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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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[What if]第3期——尤达原力有多给力   

2013-05-16 13:18:48|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:一起剥坚果

原作:http://what-if.xkcd.com/3

What if 系列:http://songshuhui.net/archives/tag/what-if

本期译者:fall_art

尤达大师的原力究竟能输出多大的功率?—Ryan Finnie


首先,请让我——不说大家也知道——忽略星战的几部前传。SMBC曾有一则漫画探讨了假如让超人不停地去转动曲柄做功、为世界提供无限能源的话,可能会产生的种种地缘政治后果,我们当然也可以想象让尤达用他的原力来驱动一个类似的发电机,不过他老人家所能产出的功率到底能有多少咧?

在星战原三部曲中尤达大师所施展出原力的例子中,最刚健朴实最为强大的莫过于是将卢克沉入沼泽中的X翼战机提升起来的那一次了。单就在物理上移动物体来说,这毫无疑问是三部曲中所有角色所展现出的原力里能耗最大的。

将一件物体提到h的高度所需要的能量等于该物体的质量乘以重力乘以提升的高度。影片中将X翼战机提升的这一场景也就因此可以用来计算出尤达输出功率峰值的一个下限。

首先我们要知道这艘飞船有多重。官方并没有给出过X翼战机的质量,但是长度有数据:16米。我们姑且以现实世界的飞机来比较,一架F-22战机长19米、重19700磅,那么按比例算一下可得X翼战机的重量大约是12000磅(合5.3公吨)。


其次,我们得知道它上升得有多快。为此,我重看了一遍该场景,并将X翼战机从水中升起的过程进行了精确的计时,来推算出它的上升速度。
战机的前起落架从水中升起共用时3.5秒,它的高度我推测为1.4米(以《新希望》中一名机组成员低头经过的场景来推算),换言之,战机的上升速度应该是秒速39厘米。

最后,我们还要知道所在行星——达戈巴——的重力。一开始,我觉得这次的计算大概就要废在这里了:毕竟,不管科幻作品的粉丝们又多狂热,也总不可能有一张详细列举了星战系列中所有造访过的星球的各种地理物理数据的列表在吧?对不对?

我错了,我就是低估了星战粉丝们的执念。乌奇百科(Wookieepeedia)网站就有那么一份列表,里面明明白白地写着:达戈巴的重力是0.9g。那么再乘上刚才推算出的战机质量与提升速度,我们就得到了尤达老爷的输出功率峰值:


这个功率足够为一整栋郊区的居民楼提供电力了,同时这也等于25马力,大概是一辆Smart电动车发动机的功率。


所以按今天(美国)的电价来计算,尤达的价格大概会是每小时2美元。

但意念移物只是原力的一种应用形式,还有些别的,比如皇帝用来电卢克的闪电又怎么样呢?尽管官方从未给出这一能力背后的物理原理,但我们可以从外观上差不多的现实例子——比如一些用特斯拉电弧演奏音乐(原视频没有搬运,这是一个同类视频)的方案,使用的电力大约是10千瓦——那么西斯皇帝的原力输出功率大概也就是和尤达在一个档次上。(视频中特斯拉线圈发出的电弧瞬息即逝,假如西斯皇帝能够维持电弧较长时间的话,那他的输出功率绝对是轻松到达百万瓦特级的。)

那么卢克呢?我研究了他初期用原力将光剑从雪中收回的场景,这边的数字就比较难推测了,但我还是通过逐帧分析得到了大约400瓦特的输出功率峰值。可喜可贺,可喜可贺,这不仅从功率上来说只是尤达18千瓦的零头,时间也只维持了一秒钟的零头而已。

综上所述,星战原力使用者中最为靠谱的能源应该就是尤达大师了,但在全球用电消耗达到2兆兆瓦特的如今,要想让尤达满足我们的一切需求,那可能要好几亿尤达才行。总之通盘考虑下来,改用尤达能并没有什么实际意义——不过有一点可以确定,那肯定会是一种绿色能源。

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