物理学角度审视“奥特曼”招式

◆小组成员：铁文聪(负责安排组织、制作研究报告工作) 王敬博(负责收集资料、资料分析工作) 张华宇(负责收集资料、资料分析工作) 陈小坦(负责收集资料、资料分析工作) 施吉玓(负责后期资料编汇工作)

◆研究目的： “奥特曼”系列影视剧是我们童年时期的好伙伴，陪伴我们走过了美好的童年时光。“奥特曼”系列作为一部大型的科空型的影视剧，它拥有完整的历史背景和力量体系。然而，如果“奥特曼”系列中令人眼花缭乱招式发生在生活中，会造成什么呢？基于这一目的，我们小组以物理学的角度重新审视了这一经典剧目。

◆背景资料：奥特曼，圆谷株式会社拍摄的科学空想特摄电视连续剧，由杂志连载、电影、电视剧变成节目演变出现。奥特曼在普通人眼中是高大的巨人，就如同神一般的存在，可是他们对于自己的种族，自己的星球来说也只不过是一个普通人。超进化给他们带来了完善的生命形态，同时也使他们背负起了沉重的历史责任，在这种历史责任感驱使下，光之巨人的足迹遍步宇宙。

◆招式分析：
奥特曼过肩摔
使用者：初代奥特曼昭和
遭遇者：怪兽红王(身长60公尺、体重5万2千吨)
分析： 以红王的身长体重来算，奥特曼摔它需要把5万2千吨的重量通过30公尺的高度（重心），所需能量大约150亿焦耳。若是摔的过程约3秒来算，奥特曼的出力大约500万千瓦。可是如果把5万2千吨的的怪兽以150亿焦耳的能量投在地上会发生什么呢？ 第一，有80％的力量会转移给地面，所以约有120亿焦耳之能量会转给地面。大约会引发3.5级地震，这只是往地面垂直落下的力量，所以引发的地震会直接传入地下深处，而且是上下跳动的纵波。可能发生的情况是：施展过肩摔的奥特曼，连自己都站不稳。 第二，有15％的能量会变成热能，其大约有23亿焦耳～约55万千卡，这些热量会直接转移给它的背，无疑它会被烧成名符其实的“红”王。 第三，最后5％的能量会变成爆音。爆音大小是看撞击的时间长短而定的（时间越短，爆音越大）。照画面上来看，红王接触地面的时间约0.5秒，这一瞬间有7亿5千万焦耳的能量转成声音。一般会话的声音约60分贝，距离约1米时，一平方公尺所受到的声波能量约0．01焦耳。每加10分贝，能量约大十倍。以150亿焦耳/秒来计算约170分贝，人类耳朵在接受130分贝以上的噪音就会失聪而昏倒，170分贝是130分贝的一万倍。以上数据是以距离音源1米来推算的，而声音大小与距离的平方成反比，所以离爆音地点最近的奥特曼接受的爆音最为巨大。 从画面上看，奥特曼把红王摔地的位置离超人约30公尺（红王身长的一半），所以奥特曼所受的爆音约140分贝。根据小学馆出版的奥特曼怪兽大图解，奥特曼有人类千倍的听力。所以奥特曼听到的噪音应该也比人类大一千倍（约170分贝），耐力再强也非昏不可。 奥特曼过肩摔后会引发3．5级的地震，震中除了烧的通红的红王，还有被地震爆音震得鼓膜破裂、尸横遍野的科特队员，而且正中央躺着刚被自己的必杀技震晕的奥特曼。

2、奥特曼跳跃
使用者：历代奥特曼
遭遇者：历代怪兽
分析：
根据小学馆的奥特曼怪兽入门一书，奥特曼平均身高40公尺，体重3万5千吨，跳跃力是8000公尺。如此高的高度，奥特曼着地时会怎样呢？ 质量3万5千吨的东西从8000千公尺处落下，约有2兆7千亿焦耳。考虑空气磨擦约有40％会在空气中变成热能，60％会冲撞地面，所以计算一下，着地速度约为秒速310公尺（接近音速）地面冲击量约1兆6千亿焦耳，会引发45级的地震，撞击热能约6000万千卡。 因为这一下着地时间更短，所以爆音更大。方圆9公里内的人都会受到130分贝以上的爆音。可能发生的情况是：奥特曼在施展奥特曼跳跃后，方圆五十里的居民全部昏倒。 与空气磨擦的能量占40％(约2亿6千万千卡)，这么大的热量全集中在奥特曼的表皮某些部份，无疑会将其烧焦。根据小学馆奥特曼怪兽大图解，奥特曼的骨骼强度是人类的5千倍，可是奥特曼的体重是人类的50万倍，以相同的体重对强度比来看，骨骼强度比才人类的千分之一，这种虚弱的体质从8千公尺跳下来，很可能会变成奥特曼肉酱。 再来看一个关于怪兽的案例，初代奥特曼第34话《天上落下之物》中，超重量级怪兽天空吨自宇宙中落下，造成了大灾害。根据设定，天空吨这只超重量级怪兽的体重是20万吨，落下的能量约1京2000兆焦耳（1京=10兆）。换算一下，约50％的能量变成与空气磨擦的热能、50％为地面冲击能量，所以约各有6000兆焦耳的能量变为磨擦热和撞击力，则会发生一下情况： 第一，天空吨的表面超重金属会被溶化，变成数千度的金属雨落下来。第二，撞击地面的速度是音速20倍，会造成一个深达250公尺，直径1800公尺的巨大坑洞，扬起约30亿吨的土砂，引发7.3级大地震。不只如此，物体在空气中以超音速运动会产生冲击波。这个冲击波也会呈圆锥状冲下来，破坏力尤甚。如果这种质量掉下来，绝不是像电视中那样简单处理一下就好了，其引发的火山爆发、地壳变动等等，可以让日本这个国家从地球上消失(所以我们真心希望：无论是奥特曼还是怪兽，你们使劲蹦吧！)

3、必杀技―宇宙元素光线
使用者：历代奥特曼：泰罗奥特曼(M87光线)、迪迦奥特曼(艾梅利光线)、艾斯奥特曼(斯特利光线)、赛文奥特曼(集束射线)、杰克奥特曼(梅塔利姆光线)……
遭遇者：历代怪兽
分析：
宇宙元素光线，非常有名的奥特曼必杀技。不管是哪一代奥特曼，都会在胸前的小红灯亮起时，施展这种将两手交叉成十字形就可以发射出的青白色光线。这一招给人的印象非常深刻，而发射宇宙光线的姿势变成了奥特曼的象征。 首先，根据小学馆的奥特曼怪兽入门一书，奥特曼的宇宙元素光线有以下特征： ①这是一种很包含“宇宙元素”的“光线”； ②两手交叉成十字发射； ③奥特曼右臂积蓄了负能量，左臂则积蓄了正能量 ④它由一小段一小段青白色光线集成； ⑤怪兽是被射中会爆炸，大都直接死掉。 我们综合以上特点，提出了以下几个猜想。

猜想一：所谓的正能量、负能量其实是电。 将高压电电源的正、负极碰在一起，的确会爆出火花。因为正负极相碰的瞬间接触面积小，电阻高，发出的高热会熔解金属电线，使之燃烧四散，而形成火光。如果把电线进一步压紧，接触面积变大、电阻下降，发热减少，形成稳定的电流，就不会继续发出火光了。 如果宇宙光线的原理和电有关，就算两手接触的瞬间会发出火光，火花也不会向前方飞射出去，只会四处飞散。这样如果还不肯放弃，继续把双手压得更紧，那就会全身通电，只有奥特曼自己被电个半死，麻痹痉挛然后倒毙，直至能源耗尽。

猜想二：宇宙元素光线实质为镭射光。 说起具有破坏力的光线，那当然非镭射光莫数。但镭射光只能把东西烧开切断，或打个洞，要是里头没有燃料或火药，那是不会因为被射中就炸的。 画面中的宇宙元素光线并非连续的光线，而是一小段一小段的光集结成束的。那是具有高能量的质子或氦原子核在空气中飞行时会出现的景象。因为它们与空气中的分子相撞，电子跃迁，回到原来轨域时会放出光来。等能量放完，光也就消失了。 猜想三：宇宙元素核聚变产生能量。 轻的原子核融合成重原子核后，质量会比先前来得少，少掉的质量即转变成能量，这就是核融合反应。太阳等恒星的能源都是这样产生的。核融合反应有氘、氚反应数种，都得在超高温的电浆状态下才能进行。元素的种类由原子核中的质子数决定。自然界存在的元素从1个质子的氢到92个质子的铀，一共有92种。其中当然没有“宇宙元素”。质子数再多的就是核反应中产生的，利用现有的原子核相撞、以人工方式生成的元位素。目前已经发质子数118的超铀元素(比铀的原子序更大的即为超铀元素)，即使真得有未知的“宇宙元素”存在，那将是质子数超过119的重元素。 一般来说，人工产生的重元素存在时间都非常短。因为过多的质子与中子结合而成的原子核不安定，很容易自行分裂。同一元素也分成许多种同位素，例如质子数100的镄有必须花上30分钟自行分裂的，质子数130的铹则有22秒就分裂的，所以时间非常之短。 这一说法可变相解释为什么奥特曼只能战斗3分钟。

猜想四：由粒子加速发射宇宙元素光线。 要将很重的宇宙元素粒子射出。首先必须去除宇宙元素原子四周的电子，让它成为带正电荷的离子。将它丢进电极板包围的空间，然后藉着同性相斥的原理，让正电极的斥力推动带正电荷的宇宙元素离子，同时用负电极吸引它，如此便开始加速。然后让离子在磁场中以固定的速率在圆型轨道中运动。电极板和电磁铁沿着圆周交互排列，就能让离子通过电极板时一再加速，这就是目前世界各国所建造的粒子加速器。 如果要射出宇宙元素光线的话，奥特曼体内必得有和粒子加速器相同原理的器官。问题在于宇宙元素加速器官的大小，这一点是由射程来决定。若要确保宇宙元素射击距离够长，就需要直径够大的加速器官，从电视画面上看来，宇宙元素光线可以对奥特曼身高5倍左右、也就是200公尺外的怪兽造成够大伤害，所以最远距离定在这个的5倍、也就是1公里。 如前所述，宇宙元素在空气中飞行时，获得能量的空气会因此发光。这表示宇宙元素丧失了能量，要让它在空气中飞1公里远，每个粒子得获得10亿分之1焦的动能。而为了要达到这速度，粒子加速器的直径至少得有100公尺。 而且因为每颗宇宙元素都有很大能量，不只会发光发热，还会撞坏空气的原子核，产生放射线。这放射线又会撞击其他空气的原子核，又生出新的放射线，这一来就产生连锁反应，散发大量放射线。只要发射1次宇宙元素光线，不管有没有打中怪兽，附近居民全会遭到放射线污染。 综上所述，奥特曼根本不可能像电视中那样，安全射出宇宙元素光线，解决掉怪兽。

◆研究结果： 奥特曼是一部科学空想系列剧，按当今科学知识根本无法解释其中出现的种种招式。如果真有奥特曼在地球上施展本领，只会毁掉他们自己和人类，何谈什么保卫地球。

﹡所有数据均来自小学馆出版的《奥特曼怪兽入门》