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2010/1/25 - 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 .... 系助理的貼心舉動,說明冷血無情的人畢竟是系上的特例,系上大多數的人 ...
【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,雷射光線踫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,是兩物體在踫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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