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参透了武侠小说里的轻功原理后,我发现上天的关键是脱鞋!

2018-02-16 学术志

来源 | 毕导(ID:bxt_thu)

编辑:学妹


上天,是人类自古就有的梦想。从神话里的嫦娥奔月,到莫高窟的飞天壁画,从汪峰老师的《飞得更高》,到前几年红极一时的“你咋不上天呢”,无一不寄托了人们对于翱翔天际的美好愿望。



我自然也不例外。儿时的我住在西北的沙漠里,每晚看着夜空最亮的星,萌生了当宇航员的梦想!我曾试图在甘肃老家的房顶上起飞,可惜刚上去就被我爷爷踹了下来,也就此断了飞翔大业和半边尾椎骨。


古代的人们曾经幻想以各种方式征服蓝天,然而随着时代的发展和科学的进步,将人类送上天已经不再是一件难事。昨天,我望着天上飞过的大雁,童年的梦想再次燃起,胸中顿时又涌现出一股欲与天公试比高的豪气!


一、脱鞋法


不知道大家还记不记得,老版《神雕侠侣》第9集里有这样一个场景:杨过为了保护洪七公把他扔下悬崖,洪七公在坠落的过程中,由于失重而惊醒,立刻运用左脚蹬右脚的轻功把自己蹬上去了...



遗憾的是,在当今社会,这种左脚蹬右脚的轻功已经失传了。但透过这张被压瘪的动图,我们仍然能够依稀感受到它的魅力。洪七公也凭此招在我心中留下了难以磨灭的印象,吸引着年幼的我一次又一次地去模仿,毕竟他的降龙十八掌之类的武功招式难学,但左脚踩右脚我还是会踩的。



学了很久之后,我连降龙十八掌都已经学成了,轻功还是没学会。最后除了把自己脚踩得很疼之外,我连1 cm都没有飞起来


长大后我才明白,仅靠左脚踩右脚,是不可能飞翔的。因为动量守恒定律告诉我们:一个不受外力的系统动量保持不变,没有外界帮你,你是永远不可能自己飞起来的。这就像你永远无法通过拽自己的头发把自己提起来一样。


这不禁让我陷入沉思……那洪老师究竟是怎么把自己蹬上天的?


我们来审视一下现代火箭飞船上天的过程,它是把气体快速地向下喷出,才使得自身获得一个反冲的向上速度。因此,如果把洪七公看作一个火箭,把他的鞋子看作火箭喷的气体,那只要他在左脚踩右脚时能把自己的鞋子脱掉,并把它拼命蹬下去,就有可能使自身获得向上的速度!



这和飞船上天的原理是一样的



给大家演示一下,大概是这么个效果,大家看我踢鞋的时候人往后窜了一下!(这一窜的原理也是动量守恒,但其实和那个鞋子没什么关系,只是用来演示效果的)



AMAZING!这个效果虽然十分微弱,但是已经为洪七公蹬鞋上天提供了理论可能!我的力量太辣鸡,但是洪七公毕竟是天下五绝之一,脱鞋的水平想必也是能排进全国全十的。


为了达到最佳的上天效果,洪七公应该让蹬鞋的力量尽可能大。众所周知,洪七公力量最强的招数是降龙十八掌。以洪老师的能力,把力量换个释放出口,改成降龙十八jio应该也不是太大的问题。因此我们以降龙十八jio的力量来估计洪老师的蹬鞋力量。



可惜《射雕》中对洪七公施展降龙十八掌的效果描述不太具象,我们把目光转向了创始人萧峰。《天龙八部》里萧峰施展降龙十八掌之亢龙有悔是这样描写的:


殊不料萧峰一掌既出,身子已抢到离他三四丈外,又是一招“亢龙有悔”,后掌推前掌,双掌力道并在一起,排山倒海的压将过来。只一瞬之间,丁春秋便觉气息窒滞,对方掌力竟如怒潮狂涌,势不可当,双如是一堵无形的高墙,向自己身前疾冲。


一掌直接打出了怒潮狂涌的效果吗!这就很好计算了!


我国最强的怒潮是钱塘江大潮🌊 :



钱江潮水最高高度可达10 m,长度达80 m,潮的浪头也约有5 m宽,速度可达12 m/s!由此算出其动能约为E=1/2 mv^2=1/2*1000*10*80*5*12^2=288 MJ。


洪七公使用降龙十八jio脱掉自己的鞋子,大约能给鞋288 MJ的能量!假设他穿着一双质量约500 g的普通运动鞋,这些能量可以给鞋34 km/s的速度!


不知道洪七公有多胖,就按我自己的体重M=63 kg计吧。根据动量守恒定律,此时洪七公获得的上天速度约为V=mv/(M-m)=272 m/s,上天高度h=V^2/2g=3.7 km


因此,洪七公使用降龙十八jio脱掉一只鞋,能让自己往天上窜大概4 km高!



洪老师功力了得,但蹬一只鞋的力量毕竟有限,不足以把人送上天。但如果他穿上很多双鞋,先以极快的速度极大的力量蹬掉左脚的鞋,使自己往上窜一段距离,再蹬掉右脚的第一只鞋……通过不断把鞋蹬下去,就可以不断获得上天的速度,从而轻松飞向太空!洪七公可以和欧阳锋大战几天几夜,让他多蹬几个鞋应该不至于消耗太多体力。


此刻我的思绪翩翩起舞,忍不住思考起洪七公究竟要穿多少双鞋才能把自己蹬上天。


设洪七公穿着n只鞋子,可列出方程如下:



用MATLAB编程可以求得结果如下图所示:



这么看来,洪七公老师只要脱5只鞋就可以飞得比飞机还高!脱12只鞋就可以摸到同步卫星脱1000只鞋就可以杀入大气层中部了!


鲁迅先生曾经说过,我要一步一步往上爬,只待阳光静静看着它的脸。可惜洪七公在华山论剑时还不认识我,要不然用我的降龙十八jio+脱鞋神功直接飞到平流层,全国人民都会公认他当天下第一的。


二、切线抛出法


在我小时候,我爸经常会抱着我原地旋转。这种短暂的滞空飞翔让年幼的我爱上了自由的感觉。直到我2岁那年,有一天他一个失手把我甩出去了,我才悟出了圆周运动的向心力消失后物体会沿切线方向抛出的道理。



长大了之后,凡是飘在空中的时候,我都还有心理阴影,比如坐过山车的时候就会思考,这时候如果被甩到过山车外面去会飞多高。这就是一朝被爹扔,十年怕人坑


物理学原理告诉我们:圆周运动的物体受到的外力小于它所需要的向心力时,物体就会逐渐远离,做“离心运动”。生活源于物理而高于物理,这就好比亚清想要1000块的护肤品,但是我只给她10块钱,她就会离我越来越远,这就是离心运动。



这一切不禁让我陷入沉思,我爸把我扔出去那次,我在空中飞了两秒。那如果一个力气非常非常大的人握住我的脚,像扔链球一样把我抡圆后朝上空扔去,是不是就可以飞很长时间了?


世界上最强的链球运动员可以将7.26 kg的链球扔到86.74 m远。假设运动员以最完美的角度出手,他的出手速度应该是29 m/s。换算一下,如果让链球世界冠军来扔我的话,大概能把我扔上天5米……真的很弱呢……


在进击的巨人中,胡佛巨人高60 m,而且他们的胳膊普遍比较长,设他们有40m长的手臂也是极其合理的。



假设巨人一秒钟能抡我2圈,代入数据可以求出抡我的速度为v=ωr=4pi*40=502 m/s。这个速度大概能让我上升大概勉强能飞到一万米,也就是个飞机的高度,好像还上不了天呢……



然而在现实生活中毕导易找,巨人难寻……


假如我花几十亿元,搞一个气体离心法浓缩铀离心机,大概能获得3000转每秒的转速!



算我身高2米,这次的上天速度v=ωr=3000*2pi*2=19 km/s!直接超越第三宇宙速度滚出太阳系了呢……


鲁迅先生曾经说过,我想要飞上天和太阳肩并肩,世界等着我去改变。看来只要用一个离心机,甩出太阳系就不成问题了。至于怎么造一个能甩我的离心机,这不在我们的考虑范围。


三、沉入海底法


上高中的时候我经常在作文里写一个案例:企鹅手脚短小,无法爬上岸,因此它在上岸前会先扎入水中再向上冲刺,飞出海面落在陆上。这个故事告诉我们人生就是要先沉后浮、大放异彩企鹅司马迁屈原也因此成为了我高中的作文三宝



但时至今日我回想起这个故事,又不禁陷入沉思。企鹅先沉下去一点就可以让自己飞出水面,那如果沉得再深一点,岂不也可以飞上天了?


生活中相信大家也有类似的经历,把一个乒乓球按在水底,乒乓球受到的浮力也会让它加速上浮、跳出水面,而且乒乓球被放得越深,会跳得越高



那么,如果把一个乒乓球放在足够深的海底松手,它会不会以极快的速度浮上水面冲向蓝天呢?


假设我们的乒乓球质量优异,永远不会被压扁,那么它在水中大概是这样的:



解出来发现乒乓球在水中的极限速度达到464 m/s!这已经是超音速出水了!


AMAZING!世界上最深的海是马里亚纳海沟,深度11034 m。一个乒乓球从马里亚纳海沟松手,会像一颗子弹一样浮上来冲出水面,如果忽略微弱的空气阻力,它能上天10 km!和飞机差不多高!


那如果把我放在一个足够大的乒乓球里,开一个潜水艇把装着我的乒乓球放到海底,我岂不是也可以跟着乒乓球上天了?



我国国产潜水器蛟龙号的操作舱直径大概是2 m,不如就把我装到这么大的一个乒乓球里好了。



理论上讲,如果把我装在这样一个乒乓球里,当我浮到水面上时,我会拥有1200 km/s的速度……


然后就踏马可以飞出银河系了呢……



鲁迅先生曾经说过,忍不住化身一条固执的鱼,逆着洋流独自游到底。这种独特思路不失为人类上天的有益尝试。


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