[转帖]武侠小说里的物理知识

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    同学们好，前面两节课我们分别探讨了童林童大侠转大树的绝招和张无忌张大侠乾坤大挪移的神功。认真听讲的同学可能还记得，童林转大树转那么快，每秒钟62.8米，已经超越了人类运动的极限，这种非人类的高速圆周运动将产生315507牛顿的强大离心力，足以把一个活人甩成肉饼，所以《雍正剑侠图》里的描述是没有科学依据的。至于张无忌使用乾坤大挪移神功高塔接人，虽然有一定科学依据——从理论上讲，张无忌可以延长动量的改变时间，减小高空落体的巨大冲力，但是这一改变极其有限，凭借人类的反应速度，最多只能把动量的改变时间延长到0.3秒，这使得落体冲力仍然保持在3000牛顿以上，由于张无忌不是举重冠军，他应该承受不了这么重的压力，所以《倚天屠龙记》里的相关描述也是缺乏科学依据的。

    今天咱们这节课，要讲几段有科学依据的武侠场面。

    下面请同学们翻开《天龙八部》第十四章，找到乔峰制服风波恶那一段：

    乔峰道：“不错，我确是出你不意，攻你无备。咱们再试几招，我接你的单刀。”一句话甫毕，虚空一抓，一股气流激动地下的单刀，那刀竟然跳了起来，跃入了他手中，乔峰手指一拨，单刀倒转刀柄，便递向风波恶的身前。风波恶登时便怔住了，颤声道：“这……这是‘擒龙功’吧？世上居然真的……真的有人会此神奇武功。”乔峰微笑道：“在下初窥门径，贻笑方家。”

    虚空一抓，地上的单刀就跳起来跃入手中，这招“擒龙功”确实神奇。究竟有什么科学依据呢？咱们只要回忆一下电磁学的有关知识，就能发现其中奥妙。

    同学们都知道，通电的导线产生磁场，磁场里的铁块带有磁性，依据这个原理，可以制成电磁铁。所以乔峰很可能在手臂上绑了一根铁芯，或者在手臂里植入了一根铁芯，并且他在铁芯的外面缠了电线，并且他身上某个地方藏有电源和开关，这样当乔峰按下开关，开通电源，使电线通电之后，铁芯就有了磁性，然后他把手臂对准地上的单刀，那单刀就会被磁力吸得跳起来；等他抓到了单刀，就关掉电源，使电线不再通电，然后铁芯就失去磁性，不再具有磁力。

    在电磁学领域，电磁铁的磁力叫安培力，安培力的大小跟导线长度和电流强度成正比。也就是说，乔峰的擒龙功练到第几重，是取决于线圈长度、线圈电阻和电源电压的，电源的电压越强，线圈的电阻越小，导线内的电流强度就越大，电磁铁的磁力就越强。乔峰说自己“初窥门径、贻笑大方”，估计是由于线圈还不够长，电压还不够大的缘故。

    乔峰是堂堂丐帮帮主，整天在胳膊上绑一电磁铁，还要随身携带着电源和开关，似乎不大雅观，而且也有点儿累赘。或许乔帮主并非电视剧里那种虬髯大汉形象，而是铁胳膊铁腿铁脑袋，一身变形金刚造型。这也很酷。

    再请同学们翻到《天龙八部》第三十一章，找到虚竹破解玲珑棋局，进入逍遥派密室的那一段：

    只听得丁春秋的声音叫道：“这是本门的门户，你这小和尚岂可擅入？”跟着砰砰两声巨响，虚竹只觉一股劲风倒卷上来，要将他身子拉将出去，可是跟着两股大力在他背心和臀部猛力一撞，身不由主，便是一个筋斗，向里直翻了进去。他不知这一下已是死里逃生，适才丁春秋发掌暗袭，要制他死命，鸠摩智则运起“控鹤功”，要拉他出来。但段延庆以杖上暗劲消去了丁春秋的一掌，苏星河处身在他和鸠摩智之间，以左掌消解了“控鹤功”，右掌连拍了两下，将他打了进去。

    跟乔峰的擒龙功一样，鸠摩智的“控鹤功”也是隔空吸物。但跟擒龙功不一样的是，控鹤功吸的是活人，不是单刀。前面我们用电磁铁原理解释擒龙功，解释得很成功，可是如果再用这原理来解释控鹤功，就会遇到障碍——虚竹不是金属，是碳水化合物，哪怕鸠摩智浑身都是电磁铁，也未必吸得动他。

    我们该怎么解释这个控鹤功呢？我的个人意见是，照样能用电磁铁来解释。没错，虚竹不是金属，可他的血液里有金属啊，铜离子铁离子锌离子镁离子，各种各样的金属离子，这些离子对磁力是有反应的，尤其铁离子，在磁场里跑得比谁都快。假如鸠摩智身上的电磁力足够强大，就可以吸引虚竹体内的铁离子向他飞去，在无数铁离子的带动下，虚竹也会跟着向鸠摩智飞去。这就是控鹤功。

    控鹤功的磁感应强度要远远大于擒龙功，换言之，鸠摩智在身上捆绑的电磁铁更多，缠绕的线圈更长，线圈的电阻更小，所携带电源的电压更大。看过《X战警》的同学都知道那位万磁王先生，万磁王强大到能让对方血液里的铁离子破体而出，其磁感应强度又胜过了鸠摩智。假设萧峰、鸠摩智和万磁王仨人华山论剑，则最后胜出的必是万磁王无疑——那两位的电磁铁连同体内的铁离子都会在刹那之间被万磁王吸走。

    后排那位同学说了，万磁王是科幻人物，不是武侠人物啊，老师您在我们严肃的武侠物理课上拿万磁王说事儿，是不是有点儿跑题啊？嗯，说得好，那位同学你先坐下，我们马上就从科幻世界回到武侠世界。

    回过头来还说《天龙八部》。《天龙八部》里四大恶人之首叫段延庆，这个段延庆也是运用电磁力的高手，只是有一回他中了慕容复的毒，“左掌凌空一抓，欲运虚劲将钢杖拿回手中，不料一抓之下，内力运发不出，地下的钢杖丝毫不动。”其实他不是内力运发不出，而是电源没电了，或者开关坏掉了而已。你知道，开关一坏，线圈就无法通电；线圈一不通电，铁芯就消磁；铁芯一消磁，那地上的钢杖自然就丝毫不动了。

    说真的，我很佩服段延庆，这人不但能运用电磁力，还深得流体力学之精髓。就拿他跟聋哑先生苏星河下棋那一段说来吧，他“左手铁杖伸到棋盒中一点，杖头便如有吸力一般，吸住一枚白子，放在棋局之上”。同学们要知道，棋子很少用铁打造，一般都是木头的、象牙的或者塑料的，无论段延庆怎样催动电磁力，都不可能让杖头吸住棋子对不对？合理的解释是，段延庆这回没用电磁力，他只是催动真气，让杖头附近的空气加速流转而已。按照流体力学里的伯努利方程，流速越大的地方压强越小，也就是说，杖头附近的气压会陡然下降，而棋子附近的气压仍然是正常大气压，在这个气压差的作用下，棋子就会飞向杖头，然后只要段延庆一直催动真气，气压差就不会消失，棋子就会一直吸附在他的杖头之上。

    好了，现在我们下课。

    ——————课后作业——————

    1.设乔峰与单刀处于同一水平面上，单刀距乔峰5米，质量为8千克，与地面的摩擦系数为0.3，铁芯的磁感应强度为0.8特斯拉，假定乔峰使用照明电压（220伏）来驱动电磁铁，在不考虑电阻的前提下，试求乔峰所用线圈的最小长度；

    2.设棋子的质量是0.1千克，段延庆用铁杖吸棋子的时候，周围的大气压一切正常，试求杖头附近的空气流速。