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蚁人能粗能细,背后竟是这样的原理

夭夭酒 破词儿 2020-08-31





漫威电影,总能在现实科学和银幕奇观间打造一种恰如其分的幻觉。


就像瓦坎达的振金科技,钢铁侠的方舟反应堆,[雷神2]的重力场扭转,复联纽约大战中的虫洞。


尽管它们并不完全科学,看上去却煞有其事。


对于一个理科生来说,这些好比炸鸡的脆皮,奶茶的奶盖。


电影最可口的部分尽在于此。


而我,则是个刚看完[蚁人:黄蜂女现身]的理科生,散场后,突然想重温大学物理。


拯救丈母娘的故事寡淡老套,满屏密集的段子使人疲劳。


相比蚁人缩放自如的本领,我更想搞清楚里面那个光怪陆离的量子领域


©[蚁人:黄蜂女现身]中的量子领域


头衔愈多,越是神秘。


作为全片特效担当,也是漫威宇宙第四阶段——多元宇宙拓展的核心,还是当代物理学的前沿,理科生知识储备的尽头。


这个所谓的量子领域,到底是个什么东西





实际上,在漫画里,它并不叫量子领域,起初,和蚁人也风马不及。


最开始跟它挂钩的,是美国队长


那会正值美国原子时代前夕,第一颗原子弹爆炸前两年,不管是科学界还是文化界,都憋着一股子对微观世界的探索热。

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1943年5月,《美国队长》漫画第26期出版,其中便有则叫“原子公主”的故事。


讲的是有颗叫Mita的行星,被个叫Togaro的邪恶怪物统治,Mita星人为保存火种,将他们公主送到了地球。


而这个Mita星,位于一个叫微型宇宙的地方,是漫威漫画中出现的首个微观世界,也是电影里量子领域的原型


©1943年,《美国队长》第26期,“原子公主”的故事


但早期漫威漫画并未成体系,谈不上联动,只是单个故事的集合,微型宇宙也仅是个故事发生的场景,来由无头无尾。


到后来,各路超级英雄涌现,英雄们开始互动,故事丰富立体,某些地名开始频繁出现。


譬如微型宇宙,1963年7月出版的《神奇四侠》第16期中,为对抗毁灭博士的缩小装置,神奇四侠请来蚁人帮忙。


毁灭博士为对付蚁人,将自己缩的比蚁人还小,结果不小心掉进微型宇宙,而众人则前往微型宇宙大战毁灭博士。


这本漫画,是蚁人第一次牵扯上微型宇宙,也是漫威众英雄与微型宇宙互动的开始。


©1963年7月,《神奇四侠》第16期


后来,互动得多了,来头也不得不给出交代。


于是,1976年1月的《惊奇预览》第四期中,讲了这样一个故事。


©1976年1月,《惊奇预览》第四期,这一期也是[银河护卫队]中的星爵首次登场的一期


遥远的宇宙深处,一个叫Ithaka的种族被另一强大种族所灭,但王子“寻路者”侥幸活了下来。


他带领剩下的族人逃难时,获得了一把燃烧着恒星火焰的“星之剑”。


©“星之剑”,其比[狄仁杰之四大天王]的亢龙锏牛逼千万个档次,由孵出行星吞噬者(宇宙五大神之一)的那颗蛋铸造,前任宇宙主神“永恒”寄宿其中


神剑在手的王子为族人复了仇,并带剩下族人穿越到6500万年前的地球,从此安居乐业。


可惜,好景不长,很快他们遇到了新的敌人漩涡恶魔。


战争异常惨烈,到最后关头,寻路者再次唤醒“星之剑”,将其放逐到了无生命的异次元虚空。


赢了战争,家园还是被毁,此时,王子终于明白,想要永远保护族人,必须创造一个世外桃源。


于是,彻悟的王子与剑合体,创造了微型宇宙


©王子创造微型宇宙


漫画中虽始终叫微型宇宙,电影里却叫量子领域,原因在于,漫威没有微型宇宙电影版权。


这里面,有个叫孩之宝的公司插了一腿。


©孩之宝,也就是卖变形金刚那家公司


1976年,日本某玩具公司的“微星小超人”玩偶引进美国,为吸引客户,当时代理商找到漫威,请其创作了同名漫画。


在《微星小超人》漫画中,也有个叫微型宇宙的世界。


©微星小超人创刊号


几经辗转,2009年,《微星小超人》版权落到了孩之宝手上,而其也顺势拿下微型宇宙的电影版权。


等到2015年[蚁人]提上议程,没了版权的漫威参考物理学家建议,将叫了多年的微型宇宙,改成了量子领域


不论是原子时代前夕的微型宇宙,还是后来的量子领域,其诞生始终离不开量子物理。




1923年,路易·德布罗意提出物质波假说后,量子物理拉开序幕,直至今天,未过百年。


现代科学告诉大众,物质不外乎是一堆原子,人和水里的游鱼,天空的飞鸟,甚至街边的石头,同根同源。


量子物理研究对象正是这小小的原子,其完成的是上帝的工作,蕴藏世上所有事物的本质。


©路易·德布罗意,德国物理学家


而在量子物理里,有着这样几个基本常识。


首先,原子由原子核和围绕其周边的电子组成,就像地球绕太阳公转,永不停歇。


©原子内部图


而电子和原子核中间的空白部分,全是空气,占了原子本身的99.99%。


这说明原子内部几乎空荡荡,但并不能被压缩,因为有个泡利不相容原理——各电子不允许同时存在于一个位置,其间要保持足够的安全距离。


©沃尔夫冈·泡利,泡利不相容原理提出者


但在[蚁人]中,有种名为“皮姆粒子”的亚原子(比原子小的粒子),能无视泡利不相容,任意改变电子与原子核距离。


这意味着,皮姆粒子可将原子缩小放大,而原子构成物质,即为物体本身放大缩小。


所以,蚁人才能被称作蚁人。


©[蚁人]中的皮姆粒子,当然,这是杜撰


另外,还有个著名的测不准原理


宏观世界中,任何物体运动有迹可循,像火车运行有铁轨,人跑时有脚印,蝴蝶翩翩,在空中划出优雅的圈。


量子世界不一样,粒子运动无迹可寻。因为,当你企图准确描述粒子位置,就测不准其轨迹,当你试图究其轨迹,就找不准它位置。


听起来一头雾水,可以理解成,科学家要想了解粒子运动,通常借助一个方程,其可以计算粒子某刻出现在某个位置的概率


这方程叫薛定谔波动方程,就是那个著名“薛定谔的猫”的薛定谔。


©薛定谔


按该方程,粒子可以瞬间出现在任何位置,全看概率大小。


譬如,量子世界中,粒子完全可从墙这面穿到另一面,但没有外部能量介入,几率极低,其学名叫量子隧穿


宏观世界更不可能穿墙,但[蚁人2:黄蜂女现身]中的反派幽灵,显然改变了自身属性。


只要她想,其身上的粒子,便可轻松完成隧穿,几率是百分百


©幽灵可以随意穿越障碍


此外,还有量子纠缠


量子世界中,毫不相干的两个粒子,若处于纠缠态,不论相隔多远,总能彼此影响,宏观上有点类似隔空心灵感应


正如蚁人感应初代黄蜂女那般,靠的正是量子纠缠。


©蚁人在量子领域中感应到困于其中的黄蜂女


量子世界是万物运行基础,依托科学,却又一反常规。


这种不可能变可能,正是量子领域迷人之处。




电影毕竟是电影。


蚁人虽然有硬性量子理论支撑,却仍存违反科学的硬伤


就像变小变大。


倘若“皮姆粒子”存在,确实可行,而在这之后,存在这样一个问题。


原子无论扩张还是压缩,变的是原子核和电子的距离,即内部空气比重。


原子重量全集中在核和电子,根据质量守恒,无论变大还是变小,质量始终如一。


而体积改变,密度必然变化


譬如变大,密度自然变小,若小于空气,整个人便成为[飞屋环游记]中的气球。


©[飞屋环游记]


至于[蚁人:黄蜂女现身]中,变的比船还大的蚁人,不飞上天,还在水里泡着,显然违反常规。


©[蚁人:黄蜂女现身],变大的蚁人


在[蚁人]中,轻飘飘的托马斯火车玩具,突变如此伟岸,其砸下来,也理应跟棉花一般无可厚非。


©[蚁人],变大后的托马斯火车可不是什么棉花


而体积变小也不合乎常理,蚁人按正常体重,一千只蚂蚁恐怕都难以撼其分毫


©蚁人驭蚁飞翔


此外,由于密度变大,进入量子领域的蚁人,恐怕还来不及感受其精彩,更恐怖的事情将等着他。


众所周知,黑洞密度异常巨大,而任何物体,只要密度足够,都可成为黑洞


换言之,只要体积够小,也可符合要求。


那究竟要小到什么程度?


1916年,德国物理学家卡尔·史瓦西创造史瓦西半径——物体密度达到黑洞临界点时,体积缩小的峰值。


©卡尔·史瓦西


对于太阳,是3千米,对于地球,是9毫米,当这两天体半径缩小到该值时,便成了黑洞。


而进入量子领域的蚁人,小过了原子,甚至追赶上了夸克(目前已知最小粒子),早已达到史瓦西半径。


此时,蚁人该改名叫黑洞了


©极度缩小后,进入量子领域的蚁人


而超级英雄已没了意义,毕竟,整个地球都将被吸入,成为蚁人黑洞的养分。


当然,这只是推论,科幻不等同科学,电影永远无法完全真实


而量子领域这一反常理的现实,像加载在蚁人系列电影上的翅膀,任所有的不可能,天马行空。










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