目录

    免责声明

    前言

    01 如何跳得很高

    02 如何举办一场泳池派对

    地下泳池

    另一种方案：地上泳池

    搞来一些水

    网购矿泉水

    袭击瓶体

    工业粉碎机

    让别人来干活儿

    自己动手造水

    从空气中取水

    从海里取水从陆地上取水

    03 如何挖一个坑

    用铁锹挖坑

    被埋起来的海盗宝藏

    橡树岛的宝藏

    真空挖掘

    最大的坑

    04 如何弹钢琴

    次声奏鸣曲

    ☆ 如何听音乐

    05 如何紧急着陆

    如何在农场上着陆

    如何在滑雪跳台上着陆

    如何在航空母舰上着陆

    如何在敌对的航空母舰上着陆

    如何在火车上着陆如何在潜艇上着陆

    如何在驾驶舱门廊里着陆

    如何在洛杉矶城区让航天飞机着陆

    如何找到一个能让航天飞机着陆的地方

    如何从飞机外面让飞机着陆

    如何飞越英法海底隧道

    如何挂在起重机上着陆

    如何爬出你的飞机并爬进一架有更多燃料的飞机

    如何让运输机上的航天飞机着陆

    如何驾驶国际空间站着陆

    如何卖掉飞行途中飞机的零件

    如何让坠落中的房子着陆

    如何让货运无人机着陆

    如何让大鹏鸟着陆

    06 如何过河

    跳过河穿过河面

    其他物态

    风筝

    07 如何搬家

    搬家而不打包

    飞屋

    搬进去

    拆包

    08 如何阻止房子搬家

    ☆ 如何追逐龙卷风

    09 如何修建岩浆护城河

    制造岩浆

    让岩浆保持熔化

    制冷

    10 如何扔东西

    华盛顿的投掷11 如何踢足球

    扔球进球门

    自己带球去球门

    12 如何预测天气

    计算机

    晚霞行千里

    黄金时间

    ☆ 如何去别的地方

    13 如何玩鬼抓人游戏

    如何捉住长跑运动员

    如何甩掉马拉松冠军

    14 如何滑雪

    滑到底的时候

    没有雪该怎么办

    让造雪过程更高效

    15 如何寄快递重返升温

    阿波罗行李箱

    送一封信

    “和平号”

    写地址

    16 如何给你家供电

    第一部分：土地

    第二部分：地狱

    第三部分：天堂

    尾声：空间本身

    17 如何给你家供电

    火卫一缆索

    风力涡轮机

    当火卫一掉下来

    18 如何交到朋友

    ☆ 如何吹生日蜡烛☆ 如何遛狗

    19 如何传输文件

    20 如何为手机充电

    水

    空气

    火

    自动扶梯

    21 如何自拍

    广角自拍

    改变视场，拍出更酷的自拍

    月亮自拍

    金星木星自拍

    掩星自拍

    22 如何捕捉无人机

    23 如何判断你是不是“90后”

    “水痘派对”疤痕

    你的名字

    放射性牙齿

    24 如何赢得选举

    忽悠选民误选你的名字

    说服很多选民支持你

    25 如何装饰一棵树

    展示一棵树

    ☆ 如何修建高速公路

    26 如何快速抵达某地

    1G加速度的太空旅行

    更遥远的目的地

    环游宇宙80年

    27 如何准时抵达某地

    原子钟

    改变一天的长度闰秒

    28 如何处理掉这本书

    空气处理

    海洋处理法

    时间处理法

    如何处理一本无法损坏的或者被诅咒的书

    俯冲

    射进太阳

    如何保存这本书

    致谢

    ☆ 如何换灯泡

    如何不切实际地解决实际问题

    How To：Absurd Scientific Advice For Common Real-

    World Problems

    作者：[美] 兰道尔·门罗(Randall Munroe)

    译者：张博然

    出品方：未读·探索家

    出版社：天津科学技术出版社Copyright ? 2019 by xkcd inc.?

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    you for buying an authorized edition of this book

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    Simplified Chinese edition copyright ? 2020

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    All rights reserved.免责声明

    不要在家中尝试书里提到的任何东西。本书作者是一位互

    联网漫画家，并非健康和安全领域的专业人士。他喜欢把东西

    点燃或者引爆，这说明他没有为你的人身安全着想。出版方和

    作者不会为本书所含内容直接或间接导致的任何后果负责任。前言

    你好!这是一本专出馊主意的书。

    至少，大部分都是馊主意，也有可能不小心会掺了几个好

    的。如果是这样，我表示歉意。

    有些听起来很荒谬的主意，最后却被人发现是一场革命。

    在被感染的伤口上抹霉菌听起来太不靠谱了，可是青霉素的发

    现证明这样做可以成为奇迹疗法。不过，世界上有很多令人恶

    心的东西，你当然可以把它们抹在伤口上，但绝大部分霉菌都

    不会缓解伤情。不是所有荒谬的主意都是好主意。那么，怎么

    区分好主意和馊主意呢？

    我们可以试试，看看结果如何。但有时候，我们可以用数

    学、研究成果，还有我们已知的事实，来推断如果我们真的去

    做了，将会有什么结果。

    当NASA(美国国家航空航天局)打算把一辆汽车般大小

    的“好奇号”探测器送上火星的时候，他们得先想办法让它轻

    轻地降落在火星表面。在此之前，火星车使用的是降落伞和气

    囊，所以NASA工程师也考虑过让“好奇号”用老办法。可

    是“好奇号”太大，也太重了，降落伞在火星稀薄的大气层里

    无法足够慢下来。他们也考虑过在火星车上加装火箭，让它悬浮着轻轻降落。可是火箭喷出的废气会在地面产生尘埃云，把

    地表遮住，这样“好奇号”就很难安全着陆了。

    最后，他们想出了一个点子叫“天空起重机”：造一台载

    具，依靠火箭高高悬浮在空中，然后用一根长绳子把“好奇

    号”慢慢降到地表。这听起来是个很荒谬的主意，可是他们想

    到的其他主意更糟糕。他们越是琢磨“天空起重机”，越觉得

    这个主意靠谱。所以他们真的这么做了，并且成功了。

    我们降生到人世时，都不知道如何去行事。如果我们要做

    什么事情，运气好的话，就能找到别人来教。但有时候，我们

    必须自己动脑筋。所以，我们要想出主意，然后判断它们到底

    可不可行。

    这本书探究的都是寻常问题的不寻常答案，以及如果你真

    去试了，可能会发生什么。搞清楚这些办法可不可行，是一件

    很好玩也很长知识的事情，有时候还能给你带来惊喜。某一个

    主意可能很糟糕，但搞明白它为什么这么糟糕，也能学到好多

    东西，说不定还能帮你想出更好的办法。就算你已经知道了做这些事情的正确方法，站在那些还不

    知道的人的立场上，设身处地地想一想，也是很有用的。毕

    竟，哪怕一件事情对成人来说是“常识”，仅在美国，每天也

    有超过10 000人是头一回听说的。

    正因如此，如果有人承认自己不知道某件事，或者从未学

    会做某件事，我不会嘲笑他们。如果你嘲笑了他们，唯一的后

    果就是让他们意识到，自己学会什么东西都不要告诉你。那你

    就会错过好多好玩的事情了。

    这本书可能没法教你如何扔球、如何滑雪，或者如何搬

    家，但我希望你能从中学到些什么。如果是这样，你就是今天

    的10 000个幸运儿之一。01 如何跳得很高

    人类跳不了太高。

    篮球运动员能纵身一跃，摸到空中的篮筐，这主要还是因

    为他们个子高。平均而言，一位职业篮球运动员只能向上跳出

    六七十厘米，普通人一般跳30厘米高。要想跳得更高，你得借

    助其他东西。

    起跳前助跑很有用。跳高运动员就是这么干的，目前的世

    界纪录差不多是2.4米。但是，这个数字是从地面算起的。因为

    跳高运动员的个子通常很高，他们的重心已经离地快1米了，而

    且他们跨过栏杆的时候会让身体向后弓，所以重心实际上是从栏杆下面通过的。跳出2.4米的高度，并不需要他们真的把重心

    抬高2.4米。

    要想打败跳高运动员，有两种方案：

    1. 从小就参加体育训练，直到你成为全世界跳高冠军。

    2. 作弊。

    第一种方案无疑令人钦佩，但如果你选择了它，那你就不

    该读这本书了。让我们来聊聊第二种方案。

    在跳高时作弊的办法可多了。你可以搬个梯子来越过横

    杆，但那恐怕算不上是“跳”。你可以穿极限运动爱好者喜欢的弹簧高跷[1]，要是你体格健壮的话，说不定它能帮你打败不

    借助道具的跳高运动员。但要论纯粹的垂直高度，运动员其实

    早就想出了更好的招数：撑竿跳。

    在撑竿跳的时候，运动员先跑起来，把一根有弹性的杆子

    插进身前的地里，然后把自己弹上天。靠着杆子，撑竿跳运动

    员跳出的高度可以增加好几倍。

    撑竿跳运用的物理学原理很好玩，跳出的高度其实和杆子

    的关系远没你想象的那么大。关键不是杆子的弹性有多好，而

    是运动员跑得有多快。杆子只不过是一个把速度从向前变成向

    上的好工具。从理论上讲，运动员完全可以用别的办法来改变

    方向。比如，他们可以不用杆子，而是跳到滑板上，沿着平滑

    的弯曲斜坡向上，也能跳到几乎相同的高度。我们可以用简单的物理学来估算撑竿跳运动员的极限高

    度。短跑冠军可以用10秒钟跑100米。如果一个物体在地球引力

    下以这个速度被送上天，一点点数学知识就能告诉我们它会飞

    多高：

    因为撑竿跳运动员是先跑后起跳，所以他们的重心起点已

    经在地面以上了，这个高度会加在跳高的最终结果里。正常成

    年人的重心差不多在肚子的位置，通常占身高的55%左右。男子

    撑竿跳世界冠军雷诺·拉维勒尼的身高是1.77米，所以他的重

    心会让成绩增加约0.97米，预测出的最终结果就是6.07米。

    我们的预测符合实际吗？真正的世界纪录是6.16米。迅速

    估算能达到这个精确度，很棒了[2]!

    当然，如果你拿着杆子出现在跳高比赛现场，肯定会被立

    刻取消参赛资格[3]。虽说裁判会反对，但他们多半不会阻止

    你，特别是如果你一边靠近他一边挥舞杆子的话。你的跳高纪录不会被记载下来，但是没关系——你心里知

    道你跳了多高。

    但如果你愿意更加肆无忌惮地作弊，还可以跳得比6米更

    高，甚至高得多。你只需要找到一个合适的地点起跳。

    运动员跑步的时候会利用空气动力学。他们穿光滑紧身的

    衣服来减少空气阻力，从而跑得更快，跳得更高[4]。为什么不

    更进一步呢？

    当然，拿螺旋桨或者火箭把你自己往前推是不算数的。你

    绝对不可能一脸严肃地管这叫“跳高”[5]。这不是跳，这是

    飞。但是如果你只是……“滑翔”一点点的话，谁也不能说你

    啥。

    所有物体下落的轨迹，都会被它周围的空气运动影响。跳

    台滑雪选手会调节自己的身体形状，让他们的跳跃大大受益于空气动力学。如果周围有合适的风，你也可以这样。

    短跑者顺风奔跑的时候可以跑得更快。同样的道理，如果

    你在一个风往上刮的地方起跳，也能跳得更高。

    要纯靠风把你推上去，得有很强的风——比你的终末速度

    还快。你的终末速度，就是你从天上掉下来穿过空气最终达到

    的速度，在这个速度上，风经过你时对你产生的推力和向下的

    重力抵消了。这个速度与风把你从地上刮起来所需的速度是一

    样的。因为一切运动都是相对的，所以你是在下落途中穿过空

    气，还是风在向上刮的过程中经过你，并没有区别。

    人比空气重得多[6]，所以我们的终末速度很大。一个人下

    落的终末速度大概是200千米时。要想靠风帮忙，你需要的向

    上的风速至少要和你的终末速度差不多。如果风速太慢，那就

    没法对你的跳高成绩产生多少影响。

    鸟懂得利用温暖上升的空气柱，就像坐电梯一样。它们可

    以在空中转圈翱翔而无须扇动翅膀，只靠上升的空气把它们带

    上去。这样的热上升气流比较弱，要想推动重得多的人体，需

    要强得多的上升空气。近地面那些最强的上升气流往往源自山岭附近。当风遇到

    山的时候，气流会被推向上方。有些地方就这样形成很大的

    风。

    不幸的是，就算是最佳地点，向上刮的风也远远抵达不了

    人的终末速度。你顶多只能靠风跳得高一点点[7]。

    我们也可以不再试图增加风速，转而用空气动力学原理来

    降低终末速度。一件好的翼装，即在胳膊和腿之间有翼膜的衣

    服，可以把一个人坠落的速度从200千米时降到50千米时。这

    样还是不足以乘风往上飞，但确实足够提高你的跳高成绩了。

    只不过，你得穿着全套翼装起跑，这大概就会抵消你从风中获

    得的好处。

    要想大幅提高跳高成绩，你不能停留在翼装，必须迈入降

    落伞和滑翔伞的世界。这些大家伙能大幅降低人的下落速度，地表的风也可以强到把人抬起来。技术熟练的滑翔者可以从地

    面起飞，依靠热气流和山岭风升到1千米的高空。

    但是如果你想要真正的跳高纪录，那还可以更进一步。

    空气流过山脉的地方会形成所谓的“山波”，它们通常只

    能延伸到大气层低处，这就限制了滑翔者能抵达的最大高度。

    但是在有些地方，当条件正合适的时候，这些大气扰动可以和

    极地旋涡、极夜喷流[8]相互作用，创造出能抵达同温层的空气

    波。2006年，滑翔机驾驶员斯蒂夫·福塞特和埃纳尔·恩奈沃

    森乘着同温层山波抵达海拔15 000米的高空，这一高度快赶上

    珠穆朗玛峰的两倍了，比最高的民航飞机还高，还创下了新的

    滑翔纪录。福塞特和恩奈沃森说他们其实可以乘同温层山波飞

    得更高，不这样做只是因为气压太低，他们的抗压服都满满地

    鼓了起来，导致没法操作滑翔机。

    如果你想跳得更高，你只需要造一件滑翔机形状的衣服，可以用玻璃纤维树脂和碳纤维，然后前往阿根廷山区。如果你能找到合适的地点，环境条件又刚刚好，那么你可

    以把自己封进滑翔机衣服里[9]，跳到空中，乘着山岭上升气

    流，让风把你一路带到同温层。滑翔机驾驶员如果乘风而行，甚至可能比其他固定翼飞机的巡航高度还要高。这一跳，很了

    不起嘛[10]!

    如果你运气特别好的话，甚至有可能会找到一个奥运会举

    办地的上风位置起跳。这样，当你跳下悬崖时，同温层风就会

    带你飞过赛场……并让你创造跳高史上最伟大的世界纪录。

    他们大概不会给你金牌的，但没关系。你自己知道，你是

    真正的冠军。02 如何举办一场泳池派对

    你打算举办一场泳池派对。所有东西都齐了——零食、饮

    料、漂浮充气玩具、毛巾，还有那种先扔进泳池再跳进去拿回

    来的玩具。可是，就在办派对的前一天晚上，你总有一种挥之

    不去的焦虑，好像少了点儿什么。望向自家的庭院，你意识到

    了问题所在。

    你没有泳池。

    别慌。这个问题能解决。你只不过需要一些水，还有装水

    的容器。让我们先把容器搞定。

    泳池主要有两种类型：地下的和地上的。地下泳池

    地下泳池，说白了，就是个花哨的洞。这样的泳池造起来

    更费功夫，但也更不容易在派对上坍塌。

    如果你想造个地下泳池，请先参考第3章——如何挖一个

    坑。按照那一章的指示，挖一个大约6米宽、9米长、1.5米深的

    坑。挖好后，你最好弄点儿东西盖在墙上，以免泳池里的水变

    成泥浆或在派对结束前就流光。如果你手头有一大块塑料膜或

    防水布的话，就可以用它们，或者用喷涂式橡胶涂层，其中有

    一些是专门为锦鲤池的衬底设计的。你去买的时候就跟售货员

    说，你养了特大号的锦鲤。(免费书享分更多搜索@雅书.)另一种方案：地上泳池

    如果你不想选地下泳池，可以试试地上泳池。这种泳池的设

    计比较简单：

    悲催的是，水太重了。找个曾经在地板上把鱼缸灌满然后想

    把它搬到桌子上的人问问，你就知道了。引力把水往下拉，但地

    板以同样大的力往上推。结果，水压被导向外侧，冲向池壁，导

    致池壁往各个方向拉伸。这种张力叫作“环向应力”，在池壁的

    底部，也就是水压最强的地方，环向应力最强。如果环向应力超

    过了池壁的抗张强度，泳池就会塌[11]。

    让我们挑选一种可能的材料，比如铝箔吧。用铝箔当池壁，水要到多深才能把它冲垮？使用环向应力的公式，我们就能解决

    这个问题，以及其他许多关于泳池设计的问题：让我们把铝箔的参数代入这个公式。铝的抗张强度约为300

    兆帕(MPa)，而铝箔的厚度约为0.02毫米。如果我们的泳池直

    径为9米，就会有足够的空间玩游戏。再把这些数值代入环向应

    力公式，计算后就能得出，我们波光粼粼的泳池里要装多少水，才能让环向应力等于铝的抗张强度，以免泳池塌掉：

    很遗憾，水深13.6厘米的泳池大概没法办派对。

    如果我们把薄薄的铝箔换成2.5厘米厚的木板，那得出的数

    字就大多了。木头的抗张强度不如铝箔，但是它的厚度弥补了这

    个缺点，因此足以容纳22.8米深的水。假如你手头碰巧有个直径

    约为9米、厚度为2.5厘米的木头圆筒，那可真不错!你也可以变换这个等式，计算出你想要的水深究竟需要多厚

    的池壁。比如，我们想要1米深的水，已知某种材料的抗张强

    度，这个新公式就能告诉我们，承载这些水所需的最小池壁厚

    度：

    物理学的伟大之处在于，你可以用它计算任何你想算的东

    西，哪怕非常荒谬。物理学不在乎你的问题有多奇怪，它只给出

    答案，不作评判。比方说，根据巨细无遗的456页手册《奶酪流

    变学与材质》中记载，硬格鲁耶尔奶酪的抗张强度为70千帕。我

    们把它代入公式里!好消息!0.63米厚的奶酪墙就能打造你的泳池!坏消息是，你可能很难说服别人跳进去。

    考虑到关于奶酪的实际问题，你还是选择塑料或者玻璃纤维

    这些传统材料比较好。玻璃纤维的抗张强度可达150兆帕，这意

    味着1毫米厚的池壁就足以支撑泳池里的水，还绰绰有余。搞来一些水

    现在，不管是地下的还是地上的，你总算有了泳池。接下

    来，你需要水。多少水呢？

    标准的后院地下泳池大小不一，但是能装下跳水板的中型

    泳池大概能装75 000升水。

    如果你家有花园水管，刚好还连在市政自来水上，就可以

    灌满你的泳池。至于能不能很快地灌满泳池，就要看你的水管

    流速了。

    假如水压够高，还有大直径的水管，水的流速为50升分，一天时间差不多就能灌满泳池了。如果流速太慢，或者你只有

    井水(可能在灌满泳池之前，水就用完了)，那么你就得采用

    其他方案了。网购矿泉水

    在很多地方，像亚马逊这样的在线零售商提供当日送达服

    务。24瓶一箱的斐济矿泉水现在大概卖25美元。如果你拿得出

    15万美元(可能还要加上大约10万美元的快递费)，就可以直

    接订购一个瓶装的泳池。还有额外奖励：你新泳池里的水都是

    从斐济运来的。

    这会带来一个新的挑战。当水被运到的时候，你得把它全

    部倒进泳池里。

    这恐怕比你想象的要难。你当然可以拧开瓶盖，一瓶一瓶

    地把水倒进池子里，但每瓶至少需要你花上几秒钟。你要打开

    15万瓶水，可是一天只有8.64万秒，所以你在每瓶水上花费的

    时间不能超过1秒钟。袭击瓶体

    你可以试试一剑把整箱瓶子的24个瓶盖都削下来，网上很

    多慢动作视频里都有这样的场景。在视频里看，这样做难度惊

    人，因为剑很容易在穿过瓶体的时候偏上或偏下。就算你的剑

    法足够精湛，还需要一定的臂力和耐力。所以，拿剑砍水瓶还

    是太慢了。

    枪恐怕也不太好用。经过认真筹划、精心排列，你应该能

    用某种霰弹枪一次把一整箱的水瓶打出洞来，但要把所有的瓶

    子打穿，还要让它们快速地流光水，是相当困难的。而你的泳

    池也将到处是铅弹，这会腐蚀泳池甚至污染地下水，特别是你

    还要加氯消毒的话。

    你可以用种类更多、威力更大的武器来试试快速开瓶子，我就不在此一一列举了。但在我们抛弃武器，并选择更实际的

    方案之前，给我一点时间考虑一下所有武器中最大也最不实用

    的那一种。能用原子弹开瓶吗？

    这是一个无比荒谬的提议，所以在“冷战”时期美国政府

    研究过这个问题也就不足为奇了。早在1955年，美国联邦民防

    署就去当地商店，买了啤酒、汽水和苏打水，然后拿它们[12]测

    试核武器。好吧，他们不是真的想打开这些饮料，而是为了测试这些

    容器是否完好无损，里面的东西是否被污染。民防署工作人员

    猜想，如果一座美国城市发生了核爆，急救人员很可能需要饮

    用水，他们肯定想知道市面上出售的饮料是不是安全的水源

    [13]。

    政府对啤酒发动核战的传奇故事，被记载在了一份17页的

    报告里，题为《核爆炸在市售包装饮料上产生的效应》。感谢

    核历史学家亚历克斯·维勒斯坦(Alex Wellerstein)帮我找

    到了一份该报告的副本。

    报告描绘了瓶瓶罐罐如何被放置在内华达测试基地的各个

    地点，并承受每次爆炸。这些饮料有的放在冰箱里，有的放在货架上，有的摆在地上[14]。他们在两个不同的核弹测试基地做

    了两次实验，属于“茶壶行动”的一部分。

    饮料的运气太好了。它们中的绝大部分都完好无损地熬过

    了冲击波。那些没挺过去的饮料大多是被飞来的碎片击穿，或

    是从货架上摔下来而裂开的。它们的放射性污染水平也都不

    高，甚至尝起来还不错。

    爆炸后的啤酒样本被送去“5个有资质的实验室”[15]做

    了“细致的对照测试”。实验室一致认为，这些啤酒尝起来都

    还行。他们得出结论，核爆炸后找到的啤酒可以被作为安全的

    紧急补水饮料，但是要重新上市的话，可能还需要进一步检

    测。

    在20世纪50年代，塑料瓶还不太常见，因此所有测试用的

    都是玻璃瓶和金属瓶。不过，根据测试结果显示，核武器或许

    不是很好的开瓶器。工业粉碎机

    幸运的是，有一种仪器能帮忙实现我们的目标，比剑、霰

    弹枪甚至核弹都快，那就是工业级塑料粉碎机。垃圾回收中心

    用粉碎机把大块的塑料瓶碾碎，甚至还能帮你把水排出来。

    根据布伦伍德的宣传材料所言，一台AZ15WL型15千瓦的粉

    碎机，大概能达到30吨小时的处理量，还包括塑料和水。这会

    让你只花两个多小时就灌满整个泳池。

    工业粉碎机的价格通常是五到六位数的美元，对于一场派

    对来说，这可不便宜(不过，和你花在矿泉水上的钱比起来就

    不算什么了)。如果你提到自己有多少核武器的话，或许能说

    服卖家给你打个折。让别人来干活儿

    如果邻居家有泳池，而且地势比你家高一点儿，那你可以

    用虹吸管偷走他们的水。只要用一根水管把两个泳池连起来，就能让水稳定地从他们的泳池流向你的泳池。

    注意：虹吸管可以把水从泳池中吸出来，还能越过篱笆这

    样的小障碍，但是如果它中途经过了比邻居家泳池水面高出10

    米的地方，那水就流不过来了。虹吸管是被大气压力驱动的，而地球的大气压力只能在重力作用下把水推到约10米高。自己动手造水

    水是由氢和氧构成的。大气层里有的是氧气[16]，氢虽然罕

    见得多，但也不是那么难找。

    好消息是，如果你把一堆氢气和一堆氧气放在一起，就很

    容易变成水。只需要稍微加热，化学反应就会一直进行。实际

    上，想停下来都难。

    坏消息是，有时候化学反应会不小心发生。天上曾有装满

    氢气的巨大飞艇飞来飞去，但在20世纪30年代发生了几场戏剧

    性的事故之后，人们就改用氦气了。现在，如果你想要得到氢

    气，最好的办法是收集并再加工那些从化石燃料中提取的副产

    品。从空气中取水

    其实你不需要把氢和氧结合在一起来造水，因为空气中就

    有现成的氧化氢以水蒸气的形式飘浮着。正是这东西凝结起来

    变成了云，有时候甚至会变成雨落下来。平均每平方米地表上

    方的空气柱里约有23升水，相当于两箱24瓶装的矿泉水[17]。

    如果这些水都变成雨落下来，会形成约2.5厘米高的积水。

    如果你连房带院一共有4 000平方米，而空气中的含水量是平均

    值，那你的上方约有10万升水，这足够填满一个泳池了!不幸

    的是，这些水大部分都很高，我们很难够到。要是我们能一声

    令下让水落下来就好了。虽然时不时有人试着播云，但还没有

    一种可靠的方法能实现人工降雨。要想从空气中提取水，通常的做法是让空气流经寒冷的表

    面，水由此凝结成露珠。要想把空气中所有的水都提取出来，你必须造一座几千米高的冷却塔。幸好，空气自己就会流动，所以你其实不需要造那么高的塔。只要有点微风，你就能在空

    气流经房子的时候，收集里面的湿气。

    湿气收集其实是很低效的取水方式。冷却空气并让里面的

    水凝结，需要消耗巨大的能量。大多数时候，你开一辆卡车去

    水更多的地方，装满水，再开回来，也仅会消耗很少的能量。

    而且，就算在理想情况下，这种造水方式也不太可能在短时间

    内制造出足够多的水来把你的泳池填满，还可能惹恼住在你下

    风向位置的邻居。从海里取水

    海里有很多水[18]，借用一点应该没人会在意。如果你的泳

    池比海平面低，你又不介意在咸水里游泳，那就可以试试这个

    方案：挖一条沟让海水流进来。

    这样的事情其实在现实世界中发生过。非常意外，而且颇

    具戏剧性。

    马来西亚曾经是世界上最大的锡产地。有一座锡矿坑建在

    了西海岸附近，离海也就百十米。20世纪80年代，国际锡矿市

    场崩溃后，这座矿坑便废弃了。1993年10月21日，水流冲破了

    分隔矿坑和大海的狭窄屏障，海水喷涌而入，几分钟内就把矿

    坑填满了。洪水留下的潟湖至今还在，能在地图上北纬4.40

    度、东经100.59度的地方看到。这场大灾难被一个旁观者用手

    持摄像机录了下来，录像后来被传到了网上。虽然视频质量不

    高，但它是有史以来最让人瞠目结舌的视频之一[19]。

    如果你的泳池底部比海平面高，那直接连到海里是不管用

    的，水只会朝着低处一直流到海里去。不过，如果你把海升上来会怎样呢？

    这样你就交好运了。不管你愿不愿意，这事儿是真的在发

    生。因为温室气体把多余的热量困在了大气层里，所以大海已

    经连续上升几十年了。海平面上升是多种因素综合作用的结

    果，既有冰的融化，也有水的热胀冷缩。如果你想填满泳池，可以试试加速海平面上升。当然，这会造成气候变化，加剧生

    态环境恶化，带来不可估量的人类伤亡，而你却能办一个很棒

    的泳池派对。

    如果你想快点让海平面上升，而你家附近刚好有巨大的冰

    盖，你可能会觉得融化它是个好办法。但是，出于一些违背直觉的物理原因，融化你家旁边的冰

    盖可能会降低海平面。你应该做的，是融化世界另一头儿的

    冰。

    造成这个奇怪效应的是重力。冰很重，堆在地上的时候会

    把海洋往自己这边拉动一点。冰融化后，海平面的平均高度是

    会上升的，但是因为大海不再被那么用力地拉向陆地，所以在

    冰融化的周边地区，海平面其实会下降的。

    当南极的冰盖融化的时候，海平面在北半球上升的幅度最

    大。而当格陵兰岛的冰川融化时，澳大利亚和新西兰的海平面

    上升最多。如果你想让你家附近的海平面上升，看看地球的另

    一边有没有冰盖。如果有，那才是你融化的对象。从陆地上取水

    如果没有合适的冰盖供你融化，或者你不想为全球海平面

    上升做贡献，那你可以试试几千年来农民一直在用的取水方

    式：借一条河。

    可以找一条附近的河，然后用一座临时修建的水坝“鼓

    励”它往你的泳池流，直到把泳池填满。但是要小心，这样的

    工程以前出过岔子。

    1905年，在美国加利福尼亚州和亚利桑那州的边境上，工

    程师们挖了一条灌溉水渠，把科罗拉多河的水引到农田去。但

    不幸的是，从科罗拉多河调水的任务太过成功了。流进新水渠

    的水流侵蚀出了一条更深、更宽的河道，导致更多的水流进

    去。连急刹车[20]的工夫都没有，河流就完全改道了。新的河流

    淹没了一个位于灌溉工程下游的干涸峡谷，并把它填满，意外

    地制造了一片新的咸水湖。索尔顿湖在20世纪有时扩大，有时缩小。现在，因为越来

    越多的水被用于灌溉，它正在逐渐干涸。干河床里那些被农业

    废水和其他污染物所沾染的灰尘，随风飘入附近的城镇，有时

    让居民难以呼吸。被污染的、越来越咸的湖水导致了水生生物

    大规模死亡，腐烂的海藻和死鱼则产生了无处不在的臭鸡蛋

    味，有时能向西飘至洛杉矶。

    这可能听起来很糟，但是别担心，那些灾难性的环境恶果

    要等一阵子才会出现。

    事实上，索尔顿湖曾在短时间内是很受欢迎的度假胜地，有游艇俱乐部和豪华酒店，还有人游泳。后来，随着湖区环境

    恶化，度假村都变成了“鬼”镇。不过，你可以等明天再为此

    担忧。

    现在，是泳池派对时间!03 如何挖一个坑

    挖坑有很多理由。你可能要种一棵树，造一个地下泳池，或者修一条私人小道。也可能是你找到了一张藏宝图，正对着

    ×处挖宝。

    挖坑的办法，取决于你想要的坑有多大。最简单的挖坑工

    具就是铁锹。用铁锹挖坑

    拿铁锹挖坑的速度，取决于你挖的是什么土。不过，一个

    人拿一把铁锹通常每小时能挖出0.3～1立方米的土。照这个速

    度挖上12个小时，你差不多能挖出这么大的坑：

    但是，如果你挖的是埋起来的宝藏，那挖到一定程度时你

    就该考虑一下经济效益的问题。

    挖坑是劳动，劳动有价值。根据美国劳工统计局的数据，美国建筑工人平均每小时的薪水是18美元。挖掘工程的合同工

    收取的费用包括规划项目、使用设备、往来工地的运输费以及

    废物处理费，折合下来，时薪可能还要高出好几倍。如果你花

    10小时挖了一个坑，只是为了寻找价值50美元的宝藏，那你的

    收入就远远低于法定最低工资了，还不如干脆找个挖路的工

    作，赚的钱比挖出的宝藏还多。

    最好仔细检查一下你的海盗藏宝图的真实性，因为海盗其

    实并不藏宝。好吧，这么说也不对。曾经有一次，一个海盗把宝藏埋在

    了某个地方。只有那一次。而海盗藏宝箱这个梗，完全出自那

    件事。被埋起来的海盗宝藏

    1699年，苏格兰私掠船长[21]威廉·基德马上就要因为多种

    海上罪行[22]而被逮捕。在起航前往波士顿与当局对质之前，他

    在纽约长岛边的加德纳岛上埋了一些金银财宝，以便妥善保

    管。这算不上是什么秘密，他埋的时候得到了岛主约翰·加德

    纳的许可，于是埋在了加德纳家西侧的一条路边。基德被逮

    捕，并最终处以死刑，而岛主把宝藏交给了英国当局。

    信不信由你，这就是海盗埋宝藏的全部历史。“藏宝”这

    个桥段之所以广为人知，是因为基德船长的故事为罗伯特·路

    易斯·史蒂文森创作《金银岛》提供了灵感，这部小说基本上

    一手[23]塑造了海盗的现代形象。

    换句话说，下面这张图就是唯一一张真正存在过的海盗藏

    宝图，而里面的宝藏也已经没了。海盗宝箱的稀少，并不能阻拦人们去寻找。不管怎么说，海盗没有藏过宝箱，不意味着地下没有值钱的东西。从宝藏猎

    人到考古学家，再到建筑工人，那些挖了很多坑的人，的确时

    不时地能寻到宝。

    但挖坑寻宝这件事本身，可能就让人痴迷。因为有时候，人们好像挖得有点儿过头。橡树岛的宝藏

    从19世纪中叶起，就有人相信“加拿大新斯科舍省橡树岛

    的某个地方有宝藏”的说法。一群又一群的宝藏猎人在这里挖

    了越来越深的坑，就是为了挖出宝藏。这个故事真正的起源已

    经很难考证了，但如今它几乎变成了一个元神话：那些指向橡

    树岛藏宝的大部分证据，都与宝藏本身无关，却与前人找到或

    没找到宝藏的故事有关。(免费书享分更多搜索@雅书.)

    从没有人找到过任何宝藏。就算岛上真的埋了一大箱金

    子，那历代宝藏猎人花费在岛上寻宝的时间和精力加在一起，肯定会超过宝藏本身的价值。

    所以，为了找到各种各样的宝藏，挖多大的坑才比较划算

    呢？

    最经典的海盗宝藏——一枚西班牙达布隆金币，现在[24],[25]大约值300美元。如果你知道一枚达布隆埋在哪儿，就雇人把它挖出来，给他的酬劳必须低于300美元，否则你就亏本了。

    如果你认为自己的劳动值每小时20美元，那你挖坑的时间不应

    该超过15个小时。

    另外，如果宝藏是一箱金子，那它的价值就远不止300美

    元。一根1千克重的金条价值约4万美元，装了25根金条的宝箱

    就值100万美元。如果你挖的坑大于2万立方米，也就是一个30

    米×30米×20米的深坑，那就太费工夫了，所需的劳动总价值

    会超过宝藏本身。若是这样，你还不如去当个负责挖掘的合同

    工。

    世界上最值钱的单个传统“宝藏”可能是一颗重12克的钻

    石，名叫“粉红之星”，2017年，它的拍卖价格为7 100万美

    元。7 100万美元足够你雇一个合同工挖1 000年，或者雇1 000

    个合同工挖1年。如果你有一块4 000平方米的地皮，而你知

    道“粉红之星”埋在1米深的地方，那么把它挖出来肯定是划算

    的。但是，如果你的地皮面积为1平方千米，而钻石埋在好几米

    深的地方，那么雇人来挖的花销就会将近7 100万美元，挖出来

    就是亏本的。至少，用铁锹挖是亏本的。真空挖掘

    如果挖掘规模太大，手动挖要花上好些年，那么铁锹肯定

    不是最合适的工具，你应该考虑一下更先进的技术。

    一种现代挖掘技术叫“真空挖掘”，实际上就是用一台巨

    大的真空吸尘器把土吸走。当然，光靠吸是不足以把紧紧压实

    的土壤分开的，所以真空挖掘不但要有工业级吸尘器，还要用

    高压气流或水流把土壤冲散。

    当你想挖一块地，但又不想损伤树根、电线或宝藏之类的

    地下物体时，真空挖掘就特别有用了。高压空气能把泥土吹

    走，又能让更大的地下物体完好无损。真空挖掘机每小时可以

    挖走几立方米的土，也许能让你的挖掘速度提高10倍以上。最大的坑是用矿业挖掘机挖出来的，这样的机器能一层又

    一层地挖走土，建造露天矿坑，坑穴看起来就像是上下颠倒的

    分层蛋糕。这些坑大得惊人——犹他州的宾汉峡谷铜矿有个中

    央矿坑，宽度超过3千米，深度接近1千米。

    橡树岛，也就是声名狼藉的“钱坑”所在地，最宽的地方

    也不到1.6千米。如果宾汉峡谷铜矿在那里挖掘的话，当然要配

    备水泵和海堤[26]以防水灌进去，挖掘机就可以把整个岛以及下

    面的基岩挖出来，比宝藏猎人挖的最深的探井还要深10倍。为了寻宝，我们可以仔细地筛查挖出来的东西，从而一劳

    永逸地揭开宝藏谜团。最大的坑

    使用工业挖掘机和钻井法，人类可以挖出巨大的坑。我们

    能移走整座山，造出广阔的人造峡谷，甚至发展了钻透地壳的

    技术。只要石头的温度不是太高，我们的坑想挖多深，就能挖

    多深。

    但是我们应该挖这么深吗？

    1590年，也就是巴拿马运河开通的300多年前，西班牙耶稣

    会教士何塞·德·阿科斯塔就提出了横穿地峡挖一条运河连通

    两大洋的想法，在他的著作《西印度自然与精神的历史》里，他判断了“打开大地，连通大海”的潜在好处，也预测了将会

    面临的工程学挑战。他最终认定，这可能是个馊主意。以下是

    他的结论，出自2002年弗朗西斯·洛佩兹-莫利亚斯翻译的英文

    版本：

    “我相信没有任何人能够推倒上帝摆放在两片大海之间强

    壮而牢不可破的大山，还有足以抵挡两侧怒涛的丘陵与陡岩。

    就算人类能够做到，造物主是以崇高的谨慎和远见来为这世界

    的结构赋予秩序的，倘若人类想对其加以改良，我认为，遭遇

    来自天庭的惩罚当属意料之中。”神学问题暂且不论，他的谦卑心确实令人赞赏。人类有能

    力进行无止境的挖掘，从后院挖坑到修建运河，再从挖掘工业

    露天矿坑到移除大山。虽然通过挖坑确实能找到值钱的东西，但也许有些时候，最好还是让大地保持原样。04 如何弹钢琴

    (整架钢琴)[27]

    弹钢琴并不很难，我的意思是，所有的琴键都很容易够

    着，也不用费多少力气就能按下去。弹奏一首乐曲，无非就是

    搞明白你需要按下哪些键，并在正确的时间点按下它们。大部分钢琴曲采用的都是标准乐谱：在几条水平线上用符

    号标记出对应的音符。符号位置越高，音调就越高。大多数时

    候，音符是画在水平线区域内的，但是特别高或特别低的音会

    位于线的上面或下面。一段钢琴曲看起来差不多是这样子的：

    标准的钢琴有88个键，每一个键对应一个音符，从左至

    右，音调逐渐升高。如果你看到乐谱上有音符标在了所有线的

    上面，可能就得去按右边的琴键，而标在所有线下面的音符通

    常意味着按左边的琴键。

    钢琴能演奏出远超画线范围的音符。事实上，它是音域最

    广的乐器之一，这说明其他乐器能奏出的音调，钢琴几乎都可

    以[28]。如果你能记住所有键和所有音，然后练习以正确的顺序、在正确的时间点弹奏，你就出师了——你能弹奏任何一首

    钢琴曲。

    好吧，是几乎任何一首。标准的钢琴音域可能非常广，但

    还是有些音弹奏不了。要弹奏那些音，你需要更多的键。

    当你按下钢琴上的一个琴键时，会有个小锤击打一根或多

    根琴弦，琴弦通过振动产生声音。琴弦越长，音调越低。严格

    来说，每根弦振动时产生的声音并不是单一的频率，而是多种

    不同频率的复杂混合，不过每根弦都有一个核心的“主”频

    率。标准钢琴最左边的那个键，主频率是27赫兹，也就是说这

    根弦每秒钟振动27次。而最右边那个键的主频率则是4 186赫

    兹。二者中间的键就形成了标准的音阶，横跨大概7个八度。每一个键的频率是它左边那个键的1.059倍，这个数字近似于2的

    112次方。换句话说，每过12个键，频率就会翻倍。

    人类听觉的上限，要比4 186赫兹高出不少。小孩子能听到

    高达2万赫兹的声音。如果想弹奏出人类能听到的所有音符，我

    们就需要为钢琴增加一些键。覆盖4 186赫兹到2万赫兹的范

    围，要多加27个键。

    随着年龄增长，人类通常会无法再听到那些最高频率的声

    音，所以为成年人奏乐不需要全部的琴键。最右边的几个键音

    只有小孩子能听到。

    而在钢琴左边的键，覆盖人类听觉范围要容易一点。人类

    听力的下限在20赫兹左右，比钢琴上最低的音低7赫兹。为了覆

    盖这段频率，我们需要再加5个键。这样，一款拥有120键的改

    良钢琴就能奏出任何人都能听到的钢琴曲了!

    但是我们还可以把钢琴再加长一些。超出人类听觉范围的音，叫作超声波。狗能听到高达40千

    赫(kHz)的声音，是人类听力上限的两倍。这就是“狗哨”运

    用的原理，它们发出的声音，狗听得见，而人听不见。把钢琴

    改造得能为狗奏乐，需要额外增加12到15个键。

    猫、蝙蝠和小鼠能听到的声音频率比狗还高，需要再加几

    个键。蝙蝠通过发出超声波并听回声来捉虫子，它们能听到的

    声音高达150千赫。要想覆盖人、狗和蝙蝠的全部听觉范畴，需

    要在琴键右边加上62个新键，一共是155个琴键。

    更高的频率怎么办呢？对我们而言，很不幸[29]，物理学开

    始碍事儿了。高频声音在空气中传播时很容易被吸收，所以会

    很快消散。这就是为什么我们附近的雷声听起来是高频的“噼

    啪”声，而远方的雷声只是低沉的轰隆。在声音产生的源头，两者听起来是一样的。但是传播了很长的距离之后，雷声里高

    频的部分被吸收了，只有低频的部分抵达你的耳朵。

    150千赫的声音在空气里只能传播几十米，蝙蝠大概就是因

    此而没有使用更高频率的声音。因为声音的衰减与其频率的平

    方有相关性，所以高频的超声被吸收的程度更高。如果远超150

    千赫，声音离开钢琴就传不了多远了。在水或固体材料里，超

    声波可以传得更广，所以电动牙刷、医用超声波和高频的鲸豚

    回声定位可以正常发挥作用。但是钢琴的声音一般都是在空气

    里传播的，所以150千赫是个不错的上限。这样，钢琴的右边部分就完工了。左边呢？

    比人类正常听力下限20赫兹还要更低的声音叫“次声

    波”。这个东西很容易让人产生误会。

    当单独的音连续快速发出的时候，会变成一团模糊的嗡

    鸣。想象一下，如果有个什么东西卡在了自行车车轮里，这时

    候骑车会发生什么。速度慢的时候，这个东西打在车架上会发

    出“咔咔咔”的声音，而速度快的时候，就变成了“嗡

    嗡”声。你可能会据此认为，低频的声音不应该真的“低于人

    类听觉下限”，而应该分成一连串单独的声音，但这么想不太

    对。

    如果一个声音由独立的“脉冲”复合而成，就像扑克牌滑

    过自行车车轮辐条时发出的那种清脆声音，那它的确会分成单

    独的可被听见的脉冲。但这仅仅是因为，每个脉冲本身是由听

    觉范围内的高频声音组成的。相反，一个纯粹的音就是一个简

    单的正弦波，是由空气平滑地前后移动而形成的。如果空气的

    流动速度逐渐降至每秒钟不足20次循环，人就听不见“咔

    咔”声。它只是变成了振动的压力波。我们也许会感觉到气压

    的变化，或者皮肤上的触感，但是我们的耳朵不会把它理解为

    声音。

    大象能听到次声波。它们的听力下限能达到15赫兹，说不

    定更低。换句话说，我们的钢琴要想弹奏大象听的音乐，需要

    再加5个键。比15赫兹更低的音，可以用专业设备检测到。事实上，如

    果你对特别低的频率感兴趣，只用气压计和写字板就可以做出

    一个“次声波麦克风”。如果你检测到了低压，然后是高压，然后又是低压，那就可能是次声波了!

    但一串高低压不一定真的是“波”，也可能只是大气气压

    的随机波动。所以，为了探测次声波，研究者通常会使用由许

    多相隔几米的传感器组成的阵列。如果有一个次声波经过，它

    会在大致相同的时间经过所有传感器，这样就能把真正的次声

    波和随机噪声区分开。如果传感器之间的距离足够大，你甚至

    可以判断出是哪个传感器先探测到声音，从而推断出次声波是

    从哪个方向传来的。

    要发出这样的声音，需要一台很大的钢琴，因为它的琴弦

    会非常缓慢地来回振动，慢到你都能看见它在动(从某种意义

    上讲，跳绳就是一台弦乐器，只是频率比标准钢琴音最低的琴

    键还要再低5个八度)。虽然我们听不见次声波，但它和普通声波一样，都是通过

    空气传递信号的。实际上，超声波的传播距离不如普通声音

    远，但次声波可以传得很远很远。每秒钟不到一次循环的次声

    信号(也就是低于1赫兹的次声波)可以绕地球传播一圈。

    人们有时候会把录音画在图上，以显示是什么时候检测到

    了多少频率的声音。你可以用任何一段录音来画出这样的图，不限于次声波。实际上，音乐家“奇异双胞胎乐团”会在他的

    音乐里隐藏“图像”，只有从声谱图里才能看到。

    当核武器在大气层中爆炸时，会产生巨大的次声波脉冲。

    大部分次声波探测工作都是在“冷战”时期完成的，由科学家

    建造探测器来监听这些脉冲。在我写下这些内容时[30]，最后一

    次大气层核爆炸是1980年10月16日在中国进行的一次核试验，所以自那以来，监听网络就再没有核爆炸可听了。但是除了核爆炸，次声波麦克风还能捕捉到各种各样有趣

    的东西。发动机和风力涡轮机这类大型机械有节奏地运动着，能发出稳定的次声波。风吹过群山，流星划入大气层，甚至是

    地震和火山，也都会弹奏出次声音符。如果为大气里的次声波

    画个图，还会出现许多来源不明的婉转音调。这就和普通的声

    音频率一样，如果你在一个安静的地方仔细听，也能听到各种

    各样有趣的声音，但其中仅有一部分能听出来源。

    最常见的次声波之一，就是大海的波浪发出的。随着大海

    的起伏，海水会有节奏地挤压空气，就像一台巨大而迟缓的音

    响表面，这是我们星球上最响亮也最低沉的重低音炮。

    波浪发出的声音叫“海的声音”，其频率大约是0.2赫兹。

    在我们的钢琴上弹奏微压的频率，需要外加75个键。这样，总

    键数就达到了235个。这就有很多键了。但如果你把它们都学会，你就能弹奏一

    切曲目，从贝多芬到蝙蝠打猎曲，再到大海本身的声音。

    还有最后一个问题：这台钢琴会很难制造。发出超声波不

    能靠钢琴弦，因为琴弦振动太小，消散得太快。就算是在正常

    音域内，为了能让声音足够大，钢琴要发出那些最高的音也往

    往需要好几根琴弦。琴弦也不适合产生次声波，因为所需的弦

    会长到一间屋子都装不下，也很难让足够的空气产生振动。要

    想制造很高和很低的音，就得换一种方案。

    要想创造超声波，最有效的办法是利用“压电效应”：为

    一块晶体通电，它就会振动。电子表里的计时元件和电脑里的

    时钟，运用的都是这个原理。它们里面有一小块做成音叉形状

    的石英晶体，在电脉冲的作用下，能以精确的频率振动。所

    以，可以用类似的石英振荡器来制造任何你想要的超声波。

    至于次声波的扬声器，你可能需要使用一种叫作“旋转低

    音炮”的机械装置。它会用精心控制的倾斜风扇叶片，轻柔地把空气推来推去。只要改变扇叶的倾斜度，就能把空气往前

    推、往后推，再往前推。

    如果你成功地把235键的钢琴制造了出来，那么这里有一首

    示例曲子你可以弹一下。弹奏它需要一点耐心，并且用人耳听

    起来好像啥也不是。

    但如果世界上有哪位研究者正在探测大气层，监听流星爆

    炸或者核武器测试的话…………他们的声谱图上将会显现出一个火柴人。次声奏鸣曲如何听音乐

    2016年5月，布鲁斯·斯普林斯汀在巴塞罗那举办了一场演

    唱会。附近的地球科学研究所(ICTJA-CSIC)里，地震学家们

    探测到了听众伴着不同歌曲跳舞时发出的低频信号。05 如何紧急着陆

    与试飞员兼宇航员克里斯·哈德菲尔德的问答

    如何让飞机着陆？

    为了回答这个问题，我决定求助专家。

    克里斯·哈德菲尔德上校开过加拿大皇家空军的战斗机，也在美国海军部队当过试飞员。他驾驶过100多架各种各样的飞

    机。他还搭乘过两次航天飞机，驾驶过“联盟号”飞船，成为

    第一个在太空行走的加拿大人，也担任过国际空间站的指挥

    官。

    我联系了哈德菲尔德上校，问他能不能提供一些关于紧急

    着陆的建议，他非常大方地同意了。

    我写了一个列表，全是不同寻常且不太可能发生的紧急着

    陆场景，然后在电话里一个接一个地问他，看他会怎么回答。其实我觉得，他说不定会在第二个或第三个问题问完之后就挂

    电话，但让我惊讶的是，他回答了每一个问题，几乎没有任何

    迟疑(事后想来，我这个计划——把极端情况扔给宇航员试图

    让他不知所措——好像是有点问题)。

    所有的场景，以及哈德菲尔德上校的回答都在下文中。为

    了更清晰、简洁，我稍加编辑，并增添了一些以电子邮件形式

    发来的补充回答。这些不一定是每项任务的唯一解决方法，但

    是它们代表了世界上顶尖试飞员和宇航员的第一直觉，所以大

    概是一个不错的起点。如何在农场上着陆

    问：假如我要紧急着陆，放眼望去都是农田，我应该选择

    哪种作物呢？应该选个儿高的，比如玉米，来制造更大的阻力

    吗？还是说，应该选个靠近地面的，让地表更平滑？一地南瓜

    能像那种高速路上的水桶一样提供额外的缓冲吗？还是会让我

    更容易翻机起火？

    答：我会开小飞机，这个问题是我们一直在考虑的。你开

    车去机场的时候就得四处张望，想一下，豆子长得有多高了？

    干草收进来没有？最近下过雨吗？你可不能在泥地上着陆，最

    好是找一块农作物不是很高也不是很厚的地方，以免你的飞机

    被拽翻。很显然，选择在向日葵上着陆是个大错误。最好的着陆地点是刚刚播种过的农田，最糟糕的则是刚被

    耕过的土地。不要在人参上着陆，因为人参田上面必须搭起很

    大的遮阳棚，你会被它们缠住的。也要小心树。牧场倒是很不

    错，但你得注意不要撞到奶牛。在6月中旬之前，玉米地基本都

    可以着陆。如何在滑雪跳台上着陆

    问：如果我要驾驶小飞机紧急着陆，但唯一的开放场地是

    个奥运会的滑雪跳台，会发生什么？最好的着陆方式是什么？

    答：其实在成为战斗机驾驶员之前，我当过滑雪教练。奥

    运会的滑雪跳台相当高，跳台的底部有一小块平坦的区域，这

    个地方大概是你最好的选择。你可以慢慢地飞过观众台，逐渐

    靠近地面，当山丘在你面前升起来的时候，抬升机头。如果你

    能把握好时机，正好在即将撞上斜坡的那一刻让飞机失速。但

    前提是时机刚刚好，否则，可没机会重来。如何在航空母舰上着陆

    问：如果我想在航母上着陆，但我开的只是一架普通的客

    机，并不是为航母着陆而设计的，该怎么办？我需要想办法让

    阻挡索挂住飞机的起落架吗？我该从哪个方向靠近航母？

    答：你应该做的是让航母的舰长掉转船头并逆风航行。尽

    量让航母开到最大速度，这样能带来每小时80千米至100千米的

    逆风。对于很多小飞机而言，这足以让你和航母的相对速度变

    得很慢了。

    拿走那些阻拦索，可不能让它们挂住你的飞机。阻拦索配

    合特殊的设备才能用，除非飞机上有个结实的大钩子，不然你

    最好完全按照空气动力学的方法来降落。

    接下来，你要让飞机调整好角度。最好把每1厘米的甲板

    都用上。你应该伸出襟翼，把机翼从平直状态变得略显弯曲。

    如果你观察过鸟，会发现它们在落地前就是这样改变翅膀形状

    的。想飞得慢，就要打开襟翼。你应该正好落在航母甲板最后面的位置，然后把推力降到

    零，收回引擎，并且立刻把襟翼升起来，否则风可能会把你吹

    偏。但是，手放在油门上别松开。你可能要把油门一推到底，重新飞起来再着陆。事实上，军队的飞行员在航母上着陆的时

    候，会在刚落下来时全力加速，以防钩子没有钩住阻拦索，或

    阻拦索断掉。

    我曾经为美国海军陆战队做过一个项目。他们当时假设：

    森林中间有块空地，但是不够长，无法让飞机降落，该怎么

    办？能不能在林子里拉一条临时的阻拦索？结论是，在两个大

    木桩子之间拉一条阻拦索的话，你可以在任何地方停下来降

    落。我在新泽西州的莱克赫斯特测试过。如何在敌对的航空母舰上着陆

    问：如果舰长不希望我着陆呢？航母会不会往顺风方向行

    驶，那么我就更难着陆了？

    答：甲板上总是有东西的。如果他们不想让你降落，可以

    挪动东西来挡住你的路。甲板上会有好多小车，用来拖飞机，他们开着这些小车占满整个跑道就行。

    要想降落，你必须偷偷靠近，不能被他们发现，还要抓住

    合适的时机，当然也得有好运气。你有可能会成功，但船长估

    计不会很高兴。接下来呢？你刚刚降落在了全世界戒备最森严

    的监狱，并且宣布自己成为囚犯。如何在火车上着陆

    问：我能不能让飞机的速度与前进火车的速度保持一致，然后逐渐下落，最终在车厢顶上着陆？

    答：你可以这样做。平板大卡车也行，有时候在航展上会

    看到这种表演。

    难点在于，在你着陆的过程中，火车总会略微上下起伏，这将把你的飞机弹起来。落在卡车上也会面临相同的问题。不

    过，这绝对是可行的。如何在潜艇上着陆

    问：在航母上着陆听起来挺简单的，那我能在潜艇上着陆

    吗？

    答：能，只要它浮在水面上快速逆风航行，而你的飞机飞

    得又慢又稳定。这就像在一条狭窄、短暂、潮湿的跑道上着

    陆。不过，在你需要潜艇的时候，找到一艘潜艇有时倒是个难

    题。如何在驾驶舱门廊里着陆

    问：如果在关驾驶舱门的时候，我一不小心把袖口夹在里

    面了，结果够不着驾驶舱前面的位置，该怎么办？但是我能碰

    到别的东西，比如带托盘的飞机餐，可以往控制板上扔。要是

    我扔东西扔得很准，能不能靠砸中正确的控制杆来让飞机降

    落？

    答：如果是单引擎飞机，这就没戏了。换成多引擎飞机的

    话，说不定在理论上能实现。这时候你要靠动力来控制飞机。

    如果飞机的两侧都有引擎，分别调节油门就能爬升和下降，也

    能转弯。如果你扔餐具的时候特别小心，只靠调节油门就能驾

    驶飞机。

    曾经有架DC-10飞机在苏城上空飞行时，所有的液压装置都

    失灵了，飞行员只用油门就设法控制住了飞机，掉转机头一路

    飞回了机场。如何在洛杉矶城区让航天飞机着陆

    问：2003年的电影《地心浩劫》里有一幕，希拉里·斯万

    克扮演一位驾驶航天飞机的宇航员，因为导航错误而偏离了航

    向。她意识到航天飞机正在飞向洛杉矶城区，于是规划了一条

    航线降落在洛杉矶河——本质上就是一条底部为混凝土的长河

    道。在电影里，他们成功地在河道安全着陆。这种事情在现实

    中会发生吗？

    答：航天飞机落地的时候速度约为200节[31]，载重轻的话

    为185节，重的话为205节。你需要一条又长又直的跑道，得有

    好几千米那么长。我们一开始选在爱德华兹空军基地附近的罗

    杰斯干湖上降落航天飞机，那里有一片巨大的盐滩。操作熟练

    之后，我们开始在4 572米长的跑道上降落。

    我们希望实现的是从哪里起飞就在哪里降落，所以我们在

    肯尼迪航天中心修了4 572米长的跑道。爱德华兹基地的跑道在

    沙漠里，所以就算滑出跑道边缘也不算太糟。肯尼迪航天中心

    的跑道就没有这么多余地了，因为附近都是水，水里还有鳄

    鱼。

    要想在爱德华兹基地着陆，需要在航天飞机经过澳大利亚

    时就进行点火脱离轨道。电脑会计算出什么时候点火才能让你

    在指定地点降落。但是只要准备充分，你就可以在任何长而直

    的平地上着陆。至于在洛杉矶排水沟里着陆，我不太确定沟是

    不是足够长。航天飞机有可能在世界上任何地方被迫脱离轨道。我们识

    别了全世界所有的跑道，航天飞机上带有一本书，里面画了所

    有跑道的图表，就像是一大本图画书，显示了跑道朝向之类的

    所有信息。如何找到一个能让航天飞机着陆的地方

    问：如果我不太会用电脑，能靠猜吗？我能不能在澳大利

    亚上空的某个地方点火，指望它把我带到大致合适的地球上的

    区域，然后我在飞机下降的同时往窗外看，寻找好的着陆地

    点？我有多少随机应变的余地？

    答：余地还挺大的!我们会飞“S”形的大转弯来逐渐降低

    动力。如果我们少飞几个弯，就能飞得更远。距离目标越近，留给你改主意的余地就越小。但凭感觉着陆也不是完全没有可

    能的。瞄准一个大概区域，边看边飞，估计还有戏。

    当初开航天飞机的前身X-15飞机时，飞行员会努力让试飞

    持续尽可能长的时间。尼尔·阿姆斯特朗有次在帕萨迪纳上空

    落得太低了，最后只能在错误的湖床上着陆。幸好他安全降落

    了。如何从飞机外面让飞机着陆

    问：如果我被锁在了飞机外面，但我能爬来爬去，手动调

    节飞行控制装置，我能让飞机安全着陆吗？

    答：飞行员会走到机翼上，偶尔还会有人去机翼上修东

    西。对于老式的慢速飞机来说，风速比较慢，人能站在机翼

    上。你可以利用自己的体重来操控飞机，把你的身体挪来挪

    去，就能控制飞机往哪儿飞。如果你往右移，飞机就有可能开

    始向右转。

    如果你能和机舱里的乘客对话，可以试试让他们往前或往

    后跑，以便你稍稍控制一下飞机。但如果你想机械地操控飞机，就要去机尾。在机翼上只能

    控制横滚，不能控制航向和俯仰。横滚很重要，但航向和俯仰

    更重要。在机尾，你能控制航向和俯仰。

    问题在于，你没法用手移动这些控制表面。没人有那么大

    的力气，如果你是绿巨人，也许能用一只手在机尾前部找到支

    撑，再用另一只手扳动方向舵，这样就能让飞机左转或右转。

    伸手下去摸到升降舵，如法炮制，就能调节飞机的俯仰角。从

    理论上来说，只要你技巧足够好，就能让飞机降落。

    现在你不是绿巨人，但如果你更聪明一点，该做的就是找

    到“配平片”。配平片是尾翼边缘一小块平整的区域，用来做

    微调。你可以移动配平片，然后它就能移动整个升降舵或方向

    舵。如何飞越英法海底隧道

    问：如果我驾驶着一架很小的飞机，比如科隆邦Cri-

    Cri(翼展4.9米)，正飞过英国南部时，英国正式退出了欧

    盟。出于复杂的法律原因，我必须在法国降落。不幸的是，我

    是个吸血鬼，不能跨越英吉利海峡的水域。我能从直径7.6米的

    英法海底隧道里飞过去吗？

    答：能。但是7.6米的直径和4.9米的翼展摆在一起，意味

    着如果你飞在中央的话，两侧的最大距离只有1.35米。你最多

    爬升1米左右，机翼就会撞到混凝土(你可以算一下)。最难的

    地方可能是如何躲过海底隧道进出口上悬挂的电线。而且，隧

    道里会很黑，所以你的飞机最好装个灯，或者请求海底隧道好

    心的工作人员把里面的灯都点亮。不过，为了目的地机场里美

    味的牛角包和咖啡，这么做说不定也值得。如何挂在起重机上着陆

    问：如果我驾驶一架有尾钩的飞机，飞过工地上一台大号

    起重机，我能不能先朝一侧横滚，用钩子挂住起重机垂下来的

    缆线，然后等到机身的摇摆停下来，再让起重机操作员把飞机

    轻轻地放到地上？

    图像

    答：可能吧，如果你特别走运的话。飞机经常被电线挂住

    之后幸存，这时候机组成员就必须用吊车把它吊下来。但带尾

    钩的飞机的惯性很可能太大，起重机的缆线撑不住甚至会被扯

    断。而且就算机身的一侧被钩住了，有什么东西能阻止飞机滑

    下来摔到地上呢？我宁愿选择电线，但愿不会撞到错误的电线

    而被电死。如何爬出你的飞机并爬进一架有更多燃料的飞机

    问：如果我和我朋友各开一架小飞机，经过一片满是鲨鱼

    的海域，而我的飞机燃料快用光了，但我有个降落伞。我的朋

    友在我旁边飞行，我能爬出我的飞机，再爬进他的飞机，然后

    驾驶那架飞机降落吗？

    答：如果是开放座舱的双翼飞机，也许可以。你可以调节

    对飞机的控制，让它不用操控也能平飞，然后让你朋友驾驶飞

    机靠近你。这时候你爬到机翼上，伸手抓住对方的机翼，爬进

    人家的座舱。他的飞机必须是开放座舱，这样你就不用打开座

    舱罩或舱门，还得是双翼飞机，这样可以把支柱当作扶手。如

    果你直接跳出飞机，你的朋友要趁你挂在降落伞下面飘的时

    候，一把将你拽过来。要不然，你就会变成鲨鱼的午餐。如何让运输机上的航天飞机着陆

    问：假如我正乘坐航天飞机，而航天飞机正被运输机载

    着。运输机处于自动驾驶的状态，但驾驶员突然决定退休，并

    跳伞逃走了，那我该怎么办？我猜，如果有降落伞的话，我可

    以从航天飞机的出口阀跳伞，但如果没有伞呢？我是应该试着

    让航天飞机和运输机分离，还是从航天飞机爬到运输机里去？

    答：航天飞机最早的飞行测试就是在运输机上进行的坠落

    测试。所以我会先等着，等到抵达适合滑翔的跑道内，再启动

    运输机的分离装置，使劲往后拉以免撞到运输机的尾翼，然后

    滑翔降落。这简直就是小菜一碟。如何驾驶国际空间站着陆

    问：如果国际空间站脱离轨道的时候，我不小心被独自落

    在了里面，我该怎么办？我知道大型物体不受控制地进入大气

    层时，偶尔也能保持完整。如果我找到了一个降落伞，我该躲

    在国际空间站的什么地方，才最有可能存活到可以跳伞的时

    候？

    答：你最好找一块又钝又重的金属，还需要氧气供应。最

    佳方案是钻进俄罗斯的“海鹰”式宇航服(你自己穿上很容

    易)并启动它，从而获得气压、冷却和氧气，在上面临时加装

    一个降落伞，然后进入多功能货舱模块。把你自己绑在靠近中

    央位置的最粗的金属上，这个位置的地板下面有最重的东西，像电池和结构组件什么的，还对应着太阳能板的连接点，然后

    等着看看会发生什么。但是……生存概率很低，几乎为零。

    也许该带上你的念珠，至少还能让自己乐观一点。如何卖掉飞行途中飞机的零件

    问：假如我打算让一架飞机降落，但我想先在Craigslist

    网站上卖掉尽可能多的零件。我觉得运费太贵了，所以我理想

    的运输方式，是在着陆前先把这些零件从飞机上拆下来，路过

    每个买家的房子时从飞机上丢下去。在保证安全降落的前提

    下，我能卖掉多少飞机零件？

    答：所有的食物。所有的座椅。但是你一定要把飞机的重

    心保持在一定限度之内。如果重心太靠前了，那飞机就变成了

    飞镖，不管你再怎么用力向后拉操纵杆，它都会头朝下掉下

    去。如果重心太靠后了，你的飞机就会变得非常不稳定。一定

    记得卖掉飞机上所有的行李。行李舱里所有东西都是有人花了

    钱要运输的，所以它们大多都值点儿钱。如何让坠落中的房子着陆

    问：当“联盟号”这样的太空船返回地球的时候，一旦打

    开了降落伞，就会失去控制，你曾经将这个阶段形容为“像多

    萝西的房子一样掉下来”。在《绿野仙踪》里，当多萝西醒来

    发现她的房子坠向奥兹国时，她能做些什么来控制她的下落？

    如果多萝西看向窗外，发现了下面的女巫，想躲开她、砸中

    她，或是瞄准另一个人，她该怎么办？

    答：我想她可以试试跑来跑去，打开房间里朝着不同方向

    的窗户和门，看看改变气流能否在一定程度上控制空气动力。

    但我觉得这不是件容易事儿。如何让货运无人机着陆

    问：假设我被一架出了故障的四轴货运无人机抓走了，无

    人机用运货臂钩住了我的外套，正朝着大海飞去。我能把钩子

    解开，爬到无人机机体上面去，但我要怎么做才能让它轻轻地

    降落，而不是坠毁呢？

    答：无人机是用电池供能的，所以如果我是你，我会把电

    池拆出来，让无人机往下掉一点，再把电池使劲按回去，如此

    反复尝试，直到我能判断出安全的下落距离，然后选一个好时

    机跳下去。最好是等它刚刚进入海域，还在浅水区的时候。如何让大鹏鸟着陆

    问：最后一个问题。我知道这可能超出了你的专业领域，但如果我被一只神话里的大鹏鸟抓住了，我应该怎样逼它把我

    放下来，但又不是直接把我丢下去呢？

    答：最好的方案，是把它当成一架巨大而愤怒的悬挂式滑

    翔机。如果你能把自己的身体甩到一侧去，大鹏鸟就会不得不

    往那个方向转弯。如果你能想办法把身体甩到前面，那它只能

    俯冲。如果你力气足够大，就可以在一定程度上操控它，它就

    像一架不肯合作的大滑翔机。

    如果你身边有什么东西，比如帐篷或者很多衣服，你就可

    以做另一件事——撑开一个“降落伞”。光是降落伞额外的阻

    力，或者任何悬挂在它下面的东西的阻力，就足以把一切想飞

    的动物烦死。如果你是在玩跳伞，打开你的降落伞。你肯定还

    是有备用伞的。

    如果你有武器，可以试着用它削大鹏鸟的翅膀。这就看你

    愿不愿意主动进攻了。

    但你可能应该打心理战。它想要什么？你有食物吗？你肯

    定不希望它被搞得很烦然后直接松手。你要鼓励它，让它愿意

    一直带着你。我想我会努力爬到它身上，找一个它没法把我甩

    下来的地方。如果能爬到它背上抓牢，只要你抓得足够紧，它

    就够不着你，就像背上永远挠不到的虫子。但如果你想改变它的飞行计划，那你要么使用自己的体重，要么运用你的心智。

    我不知道什么东西能鼓励一只大鹏鸟。

    兰道尔：感谢您愿意回答这些问题。

    哈德菲尔德上校：感谢你这些……有趣的……问题。我希

    望没人会用到我给出的答案!但是如果你用到了，请告诉兰道

    尔，方便他更新这本书的内容。06 如何过河

    人类喜欢住在河流附近，这意味着我们经常需要过河。

    最简单的过河方式就是涉水——这其实相当于我们要假装

    河不在那里，乐观地一直往前走。

    人类通常会找一块水浅的地方涉水过河，但就算是浅水，危险程度也可能出乎意料。有时候我们很难判断水流得到底有

    多快，而有时仅到脚踝那么深的水就能把人冲倒。如果水太深而不能涉水，你可以试试游过去。但是游泳管

    不管用，很大程度上取决于河流的实际情况。如果河水流速太

    快，你就可能会被水流带到下游去，被冲进障碍物底下，或者

    被急流卷走。

    会游泳但不是专业运动员的普通人，在水里每秒能游将近1

    米。这一速度要比某些河的流速快得多，又比另一些河慢得多

    ——流得慢的地方仅每秒十几厘米，流得快的地方则会超过每

    秒10米。

    如果河流是一段理想的区域，水以恒定的速度沿直线前

    进，那么你游过去所需的时间就很容易算出来了，因为你可以

    直接朝着对岸游而忽略水流。流速更快的河会在途中把你往下

    游带得更远，但是你抵达对岸所需的时间不会变。很不幸，现实中的河流并不会以统一的速度流动。水在中

    间的流速通常比边缘更快，靠近水面的地方比水底更快。水流

    动最快的位置一般是在河流最深处的上方、略低于水面。如果

    是一条平滑、均匀且沿直线前进的河流，速度分布大概是这样

    的：

    如果河床有宽而平坦的区域，也有深沟槽，那流速分布有

    可能是这样的：如果你想游过这样一条河，路线看起来就复杂多了。更何

    况，真正的河流并不会沿着直线前进。河里有逆流、漩涡，水

    流来回移动。如果你真的在河流里，流水可能会不停地推着你

    远离河岸，也可能会把你吸到河底，或者带着你流向下游，从

    瀑布上摔下去。

    听起来好危险啊!我们还是试试别的方法吧。跳过河

    如果从河中间游过去听起来不怎么吸引人，你可以试着从

    河上越过去。如果河不宽，最简单的办法，就是跳。

    有个简单的公式，可以计算出一个物体沿对角线方向发射

    时，在理想情况下能飞多远：

    你能跳的具体距离，取决于你助跑、起跳和落地一系列动

    作，但这个公式可以帮你比较准确地评估可能的上限。按照这

    个公式，如果你以16千米时的速度奔跑，可以跳大约2米远。

    这个结果说明，对于很窄的小溪来说，你跳过去肯定是可行

    的。

    增加奔跑速度就可以增加跳远的距离，所以跳远冠军有时

    候也是短跑冠军。从某种意义上讲，所谓跳远选手其实就是短

    跑选手，只不过他们擅长的不是往前跑，而是短暂地往上空跑。顶尖跳远选手能跳出将近9米的距离，这需要在起跳之前靠

    短跑冲刺到时速30千米以上。

    自行车比短跑更快。如果你有一辆不错的自行车，拼命蹬

    一会儿，你可以加速到时速约48千米。以这个速度，理论上你

    能跳过约18米宽的河。

    悲催的是，因为能量守恒，如果你起飞时的时速为50千

    米，在河对岸落地时的速度也会是时速50千米。这个速度足以

    让你身受重伤甚至丧命。可能在一条宽度20多米的河里试一下

    更安全一点。如果你想跳过宽25米的河，就会在另一侧落入水

    中，这对你身体造成的伤害大概比落在硬地上更小。

    如果水足够深的话。更快的车辆当然能跳得更远。一辆时速约100千米的车，从

    理论上说，能跳过近80米宽的河。但是，以这个速度安全降落

    就不太可能了。

    摩托车特技车手埃维尔·克尼维尔因驾驶摩托跳过各种东

    西而闻名，最经典的一次是他开着一辆火箭摩托车试图越过蛇河峡谷，从法律上来说，此举被定性为开飞机。克尼维尔一生

    中到底摔断过多少根骨头，大家说法不一，但他成功骑摩托跳

    跃的次数与断骨数的比值应该不大，甚至可能小于1。

    转念一想，也许你应该把跳过河这一方案留给专业人士。

    哦，不，专业人士最好也别跳了。穿过河面

    如果没有技术或超自然力量的帮助，人类不能在液态水的

    表面行走。

    网上有些火爆的视频，拍的就是人们跑过水面、骑自行车

    或开摩托车穿过水面。所有这些把戏背后的基本原理都很简

    单：如果你跑得够快，碰到水面的时候就能滑水滑过去。这些

    视频之所以能火，是因为它们看起来至少有点可信。除非骗局

    的始作俑者自己说实话，或者交给流言终结者，否则视频的真

    实性会一直存疑。

    以下是关于哪些把戏是真、哪些是假的简单整理：

    玩赤足滑水的人都知道，要想保持在水面上不落水，需要

    你的脚步移动时速相对于水的时速维持在50千米至60千米。就算是尤塞恩·博尔特的脚，冲刺的时候也不会这么快[32]。

    自行车也行不通。你都不用去试，问问有经验的骑行者就

    知道。他会告诉你，自行车和汽车不一样，一般不会有水漂现

    象。自行车可能会在潮湿的路面上打滑，但是因为轮胎形状是

    弯曲的，会把水往两侧推，所以自行车胎不会失去和地面的接

    触而在水膜上“冲浪”。

    摩托车的轮胎更平，还有花纹，与汽车类似，它们可以在

    水上漂。流言终结者还非常有力地证实了摩托车可以驶过短距

    离的水面，但那就把我们带回埃维尔·克尼维尔的领域了。

    当然，还有一些载具专门被设计成可穿过水面。如果你有

    一艘船，那这是一个完全可行的方案。事实上，有些河流里长

    期会有船停驻并在两岸往返，以搭载渡河的人。其他物态

    虽说人类不能跑得比河流快，但这句话其实不完全对。人

    不能跑过流动的河流，但水有其他的形态。让我们看看水的其

    他物态，如果我们把河变成这些状态，或许能让渡河变得更容

    易。

    冻结

    要想冻上一条河，你需要一些制冷设备和能量来源。

    结冰过程中涉及的能量问题，可能会让人误入歧途。严格

    来说，把水变成冰不会消耗能量，因为水结冰的时候，会释放

    能量。既然烧水需要能量，让水结冰又会释放能量，那我们的冰

    箱为什么还会耗电，而不是发电呢？

    答案是，水里的热量并不愿意离开。热能会天然地从暖的

    地方流到冷的地方。把冰块放进热饮料里，热量就会离开饮

    料，流向冰块，导致冰块变暖、饮料变冷，令二者走向平衡状

    态。热力学第二定律指出，热能总是沿着这一方向流动，从来

    不会出现冰块自发地加热饮料而让自身变冷的情况。要把热量

    从冷的地方搬运到热的地方，逆着自然的流向而行，就需要一

    个热泵，而热泵又需要能量才能运作。所以，如果你想让河流

    散发热量，降低河流的温度直到它结冰，你就得做功。

    我们可以用市售制冰机的数据来估算一下，要把一整条河

    靠制冷的方式冻成冰，需要多少能量。美国能量效率与可再生

    能源办公室的指南里写到，市售制冰机的能量消耗，可默认为

    每制造100磅冰(约45千克)需要5.5千瓦时(kW·h)的电。流

    经托皮卡的堪萨斯河段，春天正常的水流量大约是200立方米

    秒。照此估计，大约需要87吉瓦的功率。

    87吉瓦是很高的功率[33]。它相当于重型运载火箭起飞时的

    能量输出。要给你的制冷设备提供能量，也需要一台差不多大

    小的发电机，还要消耗很多燃料。事实上，燃料进入这台发电

    机的流速差不多是8.5立方米秒，接近河流自身流速的5%。换句话说，你的制冷设备需要一条“汽油河”来浇灌，这

    条河的大小与你要冻上的河流数量级差不多。

    但也许有个办法可以绕开这个问题。你不用把整条河都给

    冻上，冻住河面就可以了。

    一般的原则是，河上的冰要有10厘米厚，才能让人安全行

    走。堪萨斯河大约有300米宽，所以桥要有300米长。如果我们

    想做一架60米宽的冰桥(以免它弯折、断裂)，那它大约要有2

    000吨重。冻出来这么多冰，需要330兆瓦时的电力，花费约5万

    美元(还不包括制冰机的费用)。

    煮沸

    我们已经考虑了固态和液态。那气态呢？你能不能在上游

    安装机械，把河从液态变成气态，然后直接走过干河床？不，你不能。但是让我们看看为什么不能。

    首先，你得想办法给水加热。显而易见，你不能直接用普

    通的水壶。相反，你需要——

    好。如果你想用普通水壶来把堪萨斯河煮沸，可以试试以

    下方法。

    通常一个水壶能装1.2升水。水的比热容非常高，要花很多

    能量才能提升它的温度。但是要把它从热水变成蒸汽，所需的

    能量更多。把1升水从室温加热到100摄氏度需要约335千焦能

    量。把这些100摄氏度的液体推过液气边界，变成100摄氏度的

    水蒸气，需要高得多的能量：2 264千焦。

    你在烧水的时候很容易看到这一效应。大部分电热水壶[34]

    只需要4分钟就能把水烧开。但如果你把电源关掉，大部分水还

    在那里，虽然处在沸腾的温度，但还是保持液态。如果你想把水彻底煮沸，也就是完全变成水蒸气，还需要继续加热，总计

    大约30分钟。这比煮沸所需的4分钟可长多了。

    堪萨斯河的流速大约是200立方米秒，换算一下约为每分

    钟1 000万个水壶的水量[35]。每个壶烧1.2升水需要30分钟，所

    以你要让3亿个壶同时运转来把河水烧开。

    假如一个电热水壶的底座是直径18厘米的圆形，那么每平

    方米大概能放下30个壶。

    3亿个水壶会占据直径3.4千米的圆形区域。要想把河水烧

    开，你得把它分成很多份，然后导流到“水壶田”的不同位

    置。每个水壶会把流进来的水煮沸，直到水蒸发完，新的河水

    再流进来。

    以下是这个方法在理论上的执行方式：

    而下面是这个方法带来的实际结果：你的电热水壶消耗的电力相当于全美其他地区的总用电

    量。凭我们的输电网，无法把这么多电力像这样集中在一个地

    方。

    也许这才是更好的结果。因为如果你这么做了，不会有好

    下场。

    把水煮开会产生热蒸汽，而蒸汽会上升。厨房里只有一个

    水壶的话，不会有什么问题。蒸汽上升，撞到天花板，四处散

    开，最终消失。从某种意义上来说，你的“水壶田”也会发生这样的事

    情，但是会更……极端一点。蒸汽柱会一直堆到平流层，四处

    散开并形成一朵蘑菇云，就像火山喷发或者核弹爆炸一样。当

    空气上升时，更多的空气从侧面涌进来填补空间。当炉灶上只

    有一个水壶的时候，你可能不会发现这一点，但“水壶田”附

    近的堪萨斯居民绝对会注意到。风拂过地表，从四面八方吹向

    水壶，最终聚拢在冉冉升起的蒸汽柱底部。

    底部的情况可不怎么妙。水壶会吸收巨大的电能，再把它

    们以蒸汽和热辐射的形式释放出来。“水壶田”的总能量输出

    将会比几千米宽的岩浆湖的热量还高。

    热量面前，一律平等。一条经验规则是，任何东西如果能

    产出和岩浆湖相当的能量，那它就会变成一个岩浆湖。你的水

    壶会因过热而坏掉，然后熔化。

    就算你想办法找到了防火、耐热的水壶和电线，水壶加热

    下层蒸汽的速度会变得过快。流入的热量会比靠对流散失的热量更多，所以蒸汽的温度会持续上升。如果你的“水壶田”运

    行得够久，蒸汽有可能会从气态变成等离子态。

    以下是你试着渡河时会发生的事情：

    当你走过河床的泥沙时，你会看到左侧升起一团巨大的蒸

    汽柱，散发出大量的热，它的底部是一片发光的岩浆湖。一阵

    强风沿着河床从你的右侧吹过来。此刻，风还能给你降温，但

    是如果风太大，可能会把你往岩浆湖的方向吹去。你的上方落

    下一阵细雨，把地面变成了温暖的泥浆。全美电网一起把能量

    输送到你的岩浆湖里[36]，头顶的电线噼啪作响，火花四溅。

    到了这个时候你会意识到，你其实根本不需要给水壶通

    电。灌满所有水壶需要30分钟，你完全可以用这段时间让一部

    分河水流干，然后直接走过去。

    但那样的话可就远远不如现在这样好玩了。风筝

    如果你没有3亿个水壶的话[37]，还可以试试用风筝渡河。

    风筝在渡河史上其实还真占有一席之地。当年，工程师想

    在尼亚加拉瀑布下游的峡谷上修一座悬索桥，这首先要把一根

    缆索从悬崖的一头递到另一头。为了想出把缆索递过河的点子，他们头脑风暴了一番。大

    家考虑过驾驶一艘渡船拖着缆索过去，但是水流太急，船没办

    法在渡河的时候不被冲到下游去。峡谷太宽了，箭射不过去，他们也考虑过用大炮和火箭，但最后都否决了。最后，他们决

    定举办一场放风筝比赛，谁能把风筝从峡谷的一头放飞到另一

    头，谁就获得10美元奖金。

    经过几天的努力，15岁的霍曼·瓦尔什成功地跨越了峡

    谷。他的风筝从加拿大那一侧出发，设法挂在了美国那一侧的

    一棵树上，最后赢得了奖金。桥梁工程师们用风筝线把一条更

    粗的线拉过了峡谷，经过几次往复，一根2厘米粗的缆索最终将

    两个国家连在了一起[38]。然后，他们在峡谷上拉了更多的缆

    索，造了两座塔楼，最终建成一座悬索桥。

    当然，如果你打算走霍曼·瓦尔什的路子，可以不要中间

    商，直接把你自己挂在风筝上飞过去。在19世纪末和20世纪初

    的时候，人们曾经短暂地探索过载人风筝，不过，飞机的问世

    抢了它的风头。当然，不是每一次载人风筝飞行的结局都是因风向变化而

    悲催地摔下去。有时候，它们摔下去是出于完全不同的原因!

    1912年，波士顿的风筝制造商萨缪尔·珀金斯正在洛杉矶

    测试载人风筝。正当他在60米高的空中翱翔时，一架路过的双

    翼飞机切断了风筝线。神奇的是，飘舞着坠落的风筝发挥了降

    落伞的作用，珀金斯幸运地生还，只受了轻伤[39]。你也能用气球来代替风筝。气球和风筝出奇地相似，可以

    说，拴在线上的气球，就是风筝沿斜对角线呈现出的镜像。因

    为重力，线上的风筝“想要”贴着地面躺平，是吹过的风对风

    筝施加了向上的力。它最终的倾斜角度，是两个力妥协的结

    果。

    与风筝相反，气球“想要”直着往上走，而风则把它往侧

    面拉。最终的角度也是这两个力相互妥协而形成的。但是随着风越来越大，风筝会越来越靠近垂直方向，气球则会靠近水平

    方向。

    一旦飞过了河，你面临的挑战就是从风筝上下来，但这很

    简单。这一次，重力总算站在了你这一边。只需要让那些把你

    挂在空中的东西，不管是风筝、气球，还是别的什么玩意儿飞

    得不那么好，剩下的事情交给重力就行了。07 如何搬家

    你已经选好了新家的地址，现在你需要把所有的东西都挪

    过去。

    如果你的东西不多，搬得又不太远，那就很容易。只需要

    把你的东西装进大袋子里，背着它从旧家到新家就行了。

    很不幸，如果你东西非常多，那搬家就很费事了。在搬家

    过程中的某一瞬间，很多人会看一眼他们所有的东西，意识到

    搬这些东西会有多麻烦，又想到把所有东西扔进坑里然后一走了之要省事儿得多。这毫无疑问是一个可选项!如果你决定采

    用这个办法，请参阅第3章——如何挖一个坑。

    否则，你就要把你的东西打包整理。大部分人选择的标准

    打包方法，是把所有东西都放进箱子里，然后把箱子搬到房子

    外面。

    任务还没结束，除非你打算搬到你的院子里。你只是把东

    西挪了十几米而已，可能还剩下几百千米的路途(这取决于你

    要搬到哪里去)。所以，要怎么把东西搬过去呢？人力扛东西也不太靠谱。按照经验来说，典型美式四卧住

    宅里所有的家具和物件加在一起，约有5 000千克，如果你能扛

    着约20千克重的东西步行，这就意味着你要在新家和老家之间

    往返250次[40]。如果你叫上3个人帮你搬，每天能走约16千米

    [41]，那搬完家需要7年。

    如果你能一次性把所有东西都搬上，搬家就容易多了。好

    消息是，在无摩擦的真空环境里，平着推东西一点也不费力。

    如果你要往低海拔的地方搬，那搬家需要的功实际上是负的，你还能反过来获得能量!坏消息是，你并没有生活在无摩擦的

    真空环境里，大部分人都不是，虽说住在这种地方能给搬家带

    来显而易见的好处。

    在有摩擦力的世界里，搬家是要做功的。你那将近5 000千

    克的东西很沉，推动它们平着移动也很费力。地面施加的阻力

    很好算，就是你的箱子和地面之间的摩擦系数乘以箱子的重量。想估算摩擦系数，我们可以看看要往上抬多大角度才能让

    它向下滑动，然后计算出这个角度的反正切。

    一个在水泥板上滑行的箱子，其摩擦系数差不多是0.35，这意味着我们需要相当于1 750千克的侧向推力，才能把箱子在

    地面推动。这对一个人而言实在太难了，相当于15人的顶级拔

    河队伍[42]共同发力。不过，一辆稍大点的皮卡可以做到。

    把5 000千克的重物推300千米远，需要约5吉焦耳的能量，这大概是典型美式住宅60天所消耗的电力。如果你是用顶级拔

    河队的话，那相当于600份含2 000大卡的每日口粮。5吉焦耳听

    起来很多，但其实没那么多，只需150升汽油而已。就算你的皮卡足以把你全部的家产推到美国的另一端，这

    可能也是一种糟糕的搬家方式。纸板擦着地面走会逐渐被磨

    平，你的家产也会被逐渐研磨成粉。

    你可以用某种抗磨的硬质材料做个雪橇，再把全部家产摆

    在雪橇上，就能大大改善上述状况。但你还能做得更好，不妨

    在雪橇下面加些滚子，让它们跟着一起滚。现在，再加上一条

    轴，这样你就不需要一直在前面放新滚子了。恭喜，你发明了

    轮子!到这个份儿上，你相当于重新发明了搬家卡车，这也是搬

    家的标准方式。但把所有东西打包还是很费工夫的。如果你坚

    决反对把东西打包[43]，还有另一个选项：把整个房子搬走。搬家而不打包

    挪房子没什么稀奇的。有时候，挪走一幢房子是为了保护它

    的历史价值。有时候，把空房子挪过来要比重新盖个新房子更便

    宜。有时候，有人决定挪一幢房子，如果他们不差钱，就可以直

    接去挪，根本不用解释原因。

    房子很重，一幢房子可比里面所有东西加在一起还重得多。

    房子的重量依情况不同差异很大，但包括地基在内，可以按1吨

    平方米左右来计算。不考虑地基的话，房子就轻多了。普通大小

    的单层独栋住宅约重70吨，加上混凝土地基和混凝土地板的话，可能有160吨。

    把房子抬起来很难，不只是因为重量。房子给人一种很结实

    的感觉，但它其实没你想象的那么坚硬。有些工人把抬房子比作

    抬起一张特大号双人床垫，如果你想从它的一个角开始，那么只

    有这一个角会被抬起来。

    要想抬起一幢房子，一般来说，你得在地基里打出洞，在房

    子底下放好“工”字钢梁，并与房子的承重部分对齐。把这些钢

    梁抬起来，就连房子一起抬起来了。但你首先要把房子和地基分开，这意味着你要移除地基和房

    屋框架之间所有的“飓风拉条”。这些拉条放在那里，就是为了

    阻止飓风做你现在正打算做的事情[44]。

    等你把房子从地基上抬起来，你就需要找辆车把它放上去。

    平板大卡车是最受欢迎的选择。然后，你就可以开着卡车载着房

    子去新家，如果路面足够宽的话。转弯的时候最好别太急。开房子比开车难[45]。除非你的房子特别轻又特别符合空气

    动力学，否则你的油耗会大增。在这种情况下，1升油大概能让

    你的车跑多远呢？我们可以用些基础的物理知识来估算。现代内

    燃发动机能把大约30%的输入燃料能量转化成有用的功。以高速

    路上的车速来说，发动机大部分的功都是用来对抗空气阻力的，所以要计算你的汽车会用多少油，只需要把你房子的参数代入阻

    力公式(除了气流之外，还会有其他阻力来源，所以这大概只是

    最乐观的估计)。我特别喜欢的一件事是，我们能问物理学很多荒谬的问题，比如“我的房子开在高速路上的油耗是多少”，而物理学不得不

    回答我们。

    随着速度加快，阻力会快速上升。如果你时速72千米，耗费

    1升油能跑0.32千米。时速如果上升到88千米，只快了一点点，1

    升油就只能跑0.21千米了。如果你开着房子上了不限速的德国高

    速路，以时速128千米行驶，那1升油只能跑0.1千米，每100千米

    要烧掉1 000升油。

    开房子的时候大概不应该开这么快，因为时速128千米的风

    足以把你屋顶的重要零件吹跑。就算你没有超速，警察可能也不

    会喜欢乱开房子的人[46]。如果你真的被警车截停了，你可以试着宣称你坐在房子里，而警察没有搜查令是不可以进房的!在美国，警察可以基于“合

    理根据”来搜查车辆，但不能据此搜查私人住宅。这简直是完美

    犯罪!

    对此，法律系统可能不同意。在1985年“加利福尼亚诉卡

    尼”一案中，最高法庭判决，移动住宅和房车就算是停靠状态，也应算作车辆，警察不需要搜查令就可以搜查。他们认为，是

    否“可移动”和“适于上路”可以作为判断一个东西是否为车

    辆、是否可以搜查的关键因素。

    拥有“快速移动”的能力显然是卡尼一案中裁决的关键，而

    我们一直承认，快速可移动性是车辆得以例外的最重要根据之

    一。

    ——《加利福尼亚诉卡尼案》，471卷，第386页(1985年)据我所知，还没有哪个法庭针对“平板卡车上运输的房子是

    否适用于车辆例外”这一问题做出裁决，但请注意，你的法律依

    据可能并不牢靠。飞屋

    也许你在规划行车路线的时候，发现了一些障碍，比如立

    交桥限高，或者路面太窄。也许你不想去申请宽载许可证，也

    许你太赶时间，开车来不及。如果遇到这种情况，你可以试试

    飞过去。

    空运整栋房子会遇到一些挑战。世界上最强的直升机可以

    运载10吨至25吨的货物。这足够装载中等大小房屋里5 000千克

    的物品，但装不了房子本身。

    如果一架直升机抬不起房子……多来几架行不行？如果你

    让好几架直升机都吊着你的房子，然后同时起飞，能成功吗？多架直升机同时搬运货物会遇到几个问题。直升机必须往

    不同的方向拉，才能避免撞在一起，但这就会降低它们的整体

    运载力。另外，它们还必须小心协调，以免碰撞。不过，你只

    要用硬质框架把直升机连在一起，让它们变成一架飞行器，就

    能同时解决这两个问题。这个点子听起来十分荒谬，但美国军方还真在“冷战”时

    期研究过。在一份178页的报告中，他们分析了通过复杂的工程

    技术创造超级载重直升机的可能性，也就是将两架直升机粘连

    在一起。这一项目[47]从未付诸实践，可能是因为工程示意图看

    起来特别像交配中的蜻蜓。货运飞机的载重量比直升机更大。像C-5“银河”运输机这

    样的大飞机，载重量差不多有120吨，足够携带中等大小的房

    子，如果房子更小的话，说不定连地基都能带上。房子的尺寸

    可能比重量更成问题，大部分房子都太大了，装不进C-5的货

    舱。

    有几架鲸鱼形状的特殊飞机，被用来装巨型货物。那些最

    大的飞机，比如波音“梦想运输者”和空客“白鲸XL”，是用

    来在建造其他飞机时往返于不同工厂之间运输零件的。如果你

    有礼貌地请求，也许空客或者波音愿意借给你一架用用。

    如果你的房子装不进飞机里面，你可以试试把房子装在飞

    机上面。美国国家航空航天局就是这样远程运输航天飞机的：

    使用一架定制的波音747，把航天飞机装在它背上。

    为了携带航天飞机的轨道器，这架运载飞机有个特殊的装

    载架从机身顶部伸出去。这个架子正好装进航天飞机轨道器底

    部的一个凹槽里。架子边上有块指示板，上面写着航天工业历

    史上最好笑的一个笑话：轨道器连在这里

    注意：黑色的一面向下

    别忘了，把你的房子安在运载飞机的外面，就意味着它要

    承受时速800千米的强风，这远远超过了大部分建筑被设计时能

    抵抗的最大风速，可能也会影响飞机的飞行。

    用飞机搬家还有另外一个问题。货运直升机可以垂直起

    飞、垂直降落，但飞机要搬家，肯定会撞倒好多电线杆、大

    树，还有邻居家的房子。如果你不住在跑道尽头的话，起飞是

    个大麻烦[48]。

    但如果你只想把你的房子推到空中然后水平推跑，为什么

    需要整架飞机呢？为什么不只用推进部件呢？787梦幻客机的引

    擎能产生相当于32吨的推力，但自重只有约6吨，换言之，两台

    发动机就能把一幢小房子推上天。所以，只要合理利用这一设

    备就可以了。你可能会认为飞机发动机不太适合在空中悬浮。毕竟，发

    动机需要氧气才能燃烧，氧气需要从前面的大进气口进来。乍

    一看，如果不能通过向前运动来吃进空气，它们获取氧气的效

    率似乎应该降低。但是大部分涡轮扇发动机在静止不动的时

    候，效率其实是最高的。速度快了之后，发动机获取空气的效

    率是增加了，但是这么多空气进来后产生的额外阻力，会把发

    动机产生的额外推力抵消。只有在特别快的速度，比如接近1马

    赫时，冲压效应才会让发动机的推力再度提升。

    从理论上来说，两台发动机足以把你的房子送上天，但你

    最好还是加上第三台和第四台，以确保安全和稳定。

    好了，现在你的房子在天上了。但如此悬浮着四处飞，发

    动机能飞多久呢？悬浮的时候，喷气发动机需要很多燃料。在海平面附近满

    功率运行时，每台发动机每秒钟消耗的航空煤油约有3升多。携

    带更多燃料能让你悬浮更久，但也意味着你会变得更沉。如果

    你加的燃料太多，发动机就重得飞不起来了。

    要想知道这样的载具装满燃料能悬浮多久，你得用发动机

    的比冲乘以它推重比的自然对数。这样就能算出来，当它满载

    燃料出发时，能在空中滞留的时间：如果一台现代大型涡轮扇发动机悬浮在海平面附近，这个

    数字会略高于90分钟。加上你房子的额外重量，就意味着飞行

    时间一定会低于90分钟，不管有多少台发动机都是如此。如果

    你的水平速度限定在100千米时左右，而搬家的距离超过150千

    米，那你就得中途停下来加油了[49]。搬进去

    等你抵达新家之后，或是你的旧房子抵达新住址之后，还

    有好多好多要做的事情。如果你带来了整幢房子，可能需要挖

    一个地基[50]，如果有现成的地基，你得把你的房子牢牢固定在

    上面。如果你想用的地基上已经有了房子，记得先把它挪走，再放下你的房子。只需要派其他人再带一套发动机先过去，让

    他们对目标房屋再次实施以上步骤就行。等人家的房子上了

    天，把发动机开到最大，然后人跳出来。之后你就再也不用操

    心了，现在它是别人的问题了。

    搬进新家之后，你可能需要安装一下供水、供电和供热系

    统[51]。如果你很有社会责任心，或者为成为新社区的一员而感

    到激动，最好向你的新邻居自我介绍一下。拆包

    如果你把你的东西装在了搬家箱子里带来，或者在飞行途

    中把它们装了起来以免四处乱飞，那你还要干很多活儿。你得

    把家具摆好，这样才能有地方放你的东西，然后把装满东西的

    箱子打开，搞明白哪个东西要放在哪里。在这个过程中，你会

    不断试错。

    如果拆包看起来过于吓人，还有一种策略可以采取。自打

    人类开始从一个地方搬到另一个地方起，这一策略就一直大受

    欢迎：腾出足够大的地方，把床垫放在地板上，拆开那个装了

    你牙刷和手机充电器的箱子，剩下的事情明天早上再去想吧。08 如何阻止房子搬家

    等你住进新房子之后，通常就会希望它留在原地。

    如果你担心房子会被吹跑，或者搞恶作剧的人在上面加装

    喷气发动机把房子送去远方，你可以用飓风拉条把房子绑在地

    基上。地基还可以再用长长的金属钩固定在下面的基岩上。

    但如果基岩本身就在动，怎么办呢？地壳板块时刻都在运动。和地球其他部分相比，北美的大

    部分地区都在向西移动，速度大约是每年2.5厘米。很显然，地

    产分界线必须随着地壳一起移动，否则后果会很严重。每年2.5

    厘米意味着只需一二十年，你就会失去房屋一侧的花园，却获

    得了另一侧邻居家的花园。

    地理界线一般是和地面对应的，并不是用坐标来确定的。

    规则一般是，当法律最终规定某一条界线到底在哪里的时候，使用的不是一组坐标，也不是划定界线时的文本合约，而是基

    于合约进行首次测绘时留下的实体标记，再加上测绘员当时留

    下的档案记录。如果标记被移动或者损毁，根据这些记录还可

    以重新确定它的位置。

    国际边界委员会，也就是负责管理美国和加拿大边境的组

    织，会定期发布边界线的经纬坐标更新，但是他们的出版物并

    不会改变边界线的位置，只是为大家提供更新的边界线信息。真正的边界线是由“界碑”确定的，界碑通常是花岗岩的方尖

    碑加上钢管，被钉进地里面，再加上照片和测绘信息。如果大

    地移动了，边界线也要跟着移动，而坐标就要被更新。

    为了不用更新得那么频繁，不同国家和组织经常使用稍微

    不同的经纬度坐标系，也就是所谓的“大地基准点”，与特定

    的板块锚定在一起。这些坐标系会随着板块的移动而移动，彼

    此之间可能相差几米甚至更多。因为这些坐标系各不相同，任

    何经纬坐标都不可能完全准确无歧义，除非加上一大堆相应的

    大地基准点信息。如果你觉得这会让需要精确坐标的人感到很

    头疼，那你可没有想错。

    使用对应于每块大陆的坐标系，政府和地产所有者就能部

    分解决坐标系下陆地漂移的问题，但并不能完全解决，因为有

    的时候，大陆的一部分会相对于另一部分而运动。

    如果你的房子是在板块边界上，比如圣安德烈亚斯断层，那你的一部分庭院可能会和另一部分发生相对运动，速度超过

    每年2.5厘米，而界碑之间也会彼此产生冲突。你的庭院会被逐

    渐分裂成两部分吗？你的房子会从你的地皮上完全漂走吗？1964年，阿拉斯加地震让安克雷奇市一大部分区域偏移了

    约5米。为了处理由此引发的房地产问题，阿拉斯加州在1966年

    通过了一项法案，允许所有房地产界线重新测绘，以更新土地

    位置。加利福尼亚州在1972年通过了一项类似的法案——《卡

    伦地震法》，允许房地产所有者要求法庭重画界线，来保护所

    有相关方的利益。

    如果你住在阿拉斯加或者加利福尼亚州，那这些法律看似

    能够阻止你的邻居逐渐占有你的一部分房屋。但还是有一个陷

    阱。法庭判决，这些法律只适用于突发的变化，而不能用于渐

    变。

    20世纪50年代，在加利福尼亚州的沿海小镇兰乔帕第斯，修路导致一整个街区开始逐渐往山脚方向移动，本质上就是一

    场慢速山体滑坡。到20世纪末，街区已经移动了上百米，这让

    有些房子滑到了归市政府所有的地皮上。市政府命令房主离

    开，但有些住户，包括房主安德里亚·乔诺，把市政府告上法庭，要求重画地产界线。2013年，在乔诺起诉兰乔帕第斯市一

    案里，法庭支持市政府一方，认定土地移动不属于突发而不可

    见的情况，房主完全可以采取措施来应对。想来这些措施大概

    就是把房子锚定在基岩上，或者每过几年就把房子往山上拉一

    点。

    如果基岩自己就在动，那你就进入了悬而未决的法律领

    域。如果附近有已经确立的界碑，而界碑跟着地产一起动了，那你可以认为你的地产是锚定在这些界碑上的。毕竟，界碑象

    征着地产分界线的最高权威嘛。但如果界碑离你太远，或者失

    踪了(这也是常有的事儿)，你的地产就只能用更大的坐标系

    上的坐标定义，结果你很可能发现你的地皮漂到了别人手里。

    在这种情况下，你最好的策略大概是试试能不能把邻居家

    房子的另一端买下来。这样，如果你邻居夺走了你一部分房

    子，你就以牙还牙。但在特殊情况下使用地产界线规则时，如果你想耍花招，就要小心了。在1991年塞里奥特起诉默里一案的判决里，缅因

    州最高法庭认为边界线的确定方式是“……按照优先级递减的

    顺序，分别是界碑、方向、距离和数量，除非遵循优先级会导

    致荒谬的结果”(粗体是我自己加的)。

    如果你真的和邻居对簿公堂…………那法官可能会认为此种情况适用于那项条款。如何追逐龙卷风

    (还不用离开你的沙发)09 如何修建岩浆护城河

    也许你会有很多理由让你想在房子周围修一条岩浆护城

    河，但其中有些理由比其他理由更实在一点。也许你想吓退小

    偷，不让蚂蚁进屋，不让邻居家小孩偷走你晾在窗台上的馅

    饼，或者想在搞家装的时候来点“中世纪大反派”的风格，再

    给你的邻居、消防队和城市规划委员会找点刺激。制造岩浆

    造岩浆其实相当简单，至少在理论上很简单。你需要的原

    料只不过是石头和热量。

    大部分石头在800～1 200摄氏度时就会熔化。这比家用炉

    子的温度高，但是用高温熔炉、木炭炉甚至巨大的放大镜都可以达到这一温度。

    要为你的岩浆寻找原料，你可以用附近随便捡到的石头试

    试，但是要小心。有些石头里包埋着气体，被加热时可能会熔

    化或爆炸。雪城大学的“岩浆计划”负责制造岩浆并提供给地

    质研究和艺术项目，他们用的是来自威斯康星州的有几十亿年

    历史的玄武岩。这些玄武岩之所以会形成，是因为北美板块的

    核心区中部出现了一条裂缝，大量岩浆从这里汩汩流出。裂缝

    最后弥合了，但它留下了一条新月状的“伤疤”，全是稠密的

    玄武岩，埋在美国中西部的地下。

    如果你在乎的只是拥有一条能把东西点燃的护城河，那你

    并不一定要坚持不放岩浆岩。你可以试试吹玻璃时用到的熔融

    玻璃，或者熔点合适的金属，比如铜。铝的低熔点意味着它作

    为护城河材料很不错，但其熔点低到刚熔化的时候都不怎么发

    光。不能发出邪恶的幽光，那还怎么能算得上是岩浆护城河

    呢？让岩浆保持熔化

    让岩浆保持熔化很难，因为岩浆会以可见光和红外辐射的

    形态，不停向外释放能量。没有稳定的热量输入，岩浆很快就

    会冷却、固化。这意味着你不能简单地把岩浆化开并倒进护城

    河里就宣告完工。为了阻止它冷却，你得保证有稳定的热能流

    入岩浆，以弥补热量的流失。

    你的护城河需要某种内置的加热设备。

    你可以把岩浆护城河想象成一条长而细窄的开放式熔炉。

    这种类型的工业熔炉一般是用燃气加热的，但也有耗电的版本

    ——使用高温加热线圈。燃气加热的费用会明显更低，但电熔

    炉的结构通常更简单，温度控制也更精确。不管使用哪种能源，基本的设备构成都是一样的：一个坩埚盛放岩浆；另一个

    加热线圈或热气流来加热坩埚，周围装上隔热层。

    岩浆究竟需要多热呢？我们可以选择熔点低的原料来降低

    能量消耗，但温度太低的话，护城河就不会发光了。

    要想让一个东西热到发光，它的温度要达到600摄氏度以

    上。如果你希望像电影里那样在白天也能看到明亮的橙黄色的

    岩浆，那它的温度就需要达到1 000摄氏度以上。我们可以用岩浆流的研究结果来估算，当岩浆达到指定温

    度的时候，护城河会散发出多少热量。这样就能知道，你得提

    供多少热量才能维持岩浆的融化状态。

    这个图表告诉我们，900摄氏度的岩浆池每平方米散发出约

    100千瓦热量。如果电费是0.1美元千瓦时，那么想让每平方米

    的岩浆用电维持在900摄氏度，每小时至少需要10美元。如果你

    的护城河有1米宽，包围的面积为4 000平方米，那么想要维持

    它的熔融状态，每天大约需要花费6万美元。1米宽的护城河可能看起来太窄，根本无法阻挡人类入侵者

    [52]，毕竟人类跳过这样的沟通常都没什么难度。但是，就算人

    不掉进去，光是岩浆护城河散发的热量就很危险了。一旦靠近

    河面，岩浆的热量强到足以在不到1秒的时间里造成人体二度烧

    伤，就连靠近岩浆都可能很难。站在几米之外的人遭受到的热

    流也相当大，《消防员安全手册》上说，这足以在10秒内让人

    裸露的皮肤产生痛觉。

    1米宽的护城河并非牢不可破，你穿上厚衣服和靴子或许可

    以毫发无伤地跳过去，只要别掉进河里，也别在河两岸滞留太

    久。

    为了阻挡别人跳过河，你可以把护城河修得更宽，也可以

    让岩浆更热。这两个选择都会增加你的开销，详见下面这个费

    用估算表格：制冷

    迄今为止，我们只讨论了加热岩浆的费用。但如果你要住

    在一圈岩浆护城河的中央，你还得考虑一下如何为房子降温。

    就算护城河与你的房子之间有相当大的距离，岩浆热辐射最终

    也会让房子里的你热得受不了。如果房子外墙和护城河之间相

    距10米，而你站在窗边，受到的热辐射已经超过了消防员的热

    暴露上限。

    让护城河深陷地下，就能减少抵达房子的热辐射，并让更

    多的热量往上方走。不过，这样只能解决一部分问题，因为护

    城河周围的地面还是会很热，并向你不断辐射热量。如果刮了

    一阵风，风就会把一股热空气吹到你位于下风口的房子里。而

    这就是岩浆护城河的一个固有问题：不管风往哪儿刮，你永远

    都在下风口。幸运的是，冷却房子比加热护城河要容易。如果你有冷水

    来源，比如你家附近有泉水或者河流，就让水流经你的墙壁，把额外的热量带走。水的储热能力巨大，这意味着你只需花掉

    很少的泵水费，就能赶走一大批热量。科技公司用这个方法来

    冷却服务器，谷歌公司就在芬兰海岸建了个数据中心，让海水

    发挥冷却作用。

    你最好也能在护城河之外的地方找到新鲜空气来源，特别

    是如果你用的岩浆配方容易散发出有毒气体的话。幸好，岩浆

    的热量可以帮到你。如果你在护城河底下安装了通风管道，岩

    浆产生的热空气就会上升，并把空气从低处的管道里吸上来，这叫作“自然通风”效应。它被应用在工业冷却塔里，就像核

    电站用的那种，可以减少我们获取冷空气时对风扇的依赖。但是要小心。如果你的水冷却系统是从海里取水，可能会

    出现意外堵塞。核电站有时候会被紧急关停，只是因为进水口

    被一大群水母堵死了。

    水母可能会让你注意到岩浆护城河的更深层问题。造一条

    岩浆护城河能提供额外的防护，但是护城河也需要额外的基础

    建设，而这些基础建设都各有其弱点。水母把进水口堵死已经很糟糕了，但是从大反派的角度来

    看，也许你更应该担心房子底下的通风管道网络。因为如果我

    们从动作电影里只学到了一件事情的话……

    那就是永远会有人从通风口潜入你家。10 如何扔东西

    在一个著名的传说里，乔治·华盛顿把一枚1美元银币扔过

    了一条大河。

    就像很多关于华盛顿的奇闻逸事一样，这个传说直到他死

    后才开始广为流传，所以其中的具体细节很难确认。有人说是

    一枚1美元银币，有人说是一块石头。有的版本里是拉帕汉诺克

    河，有的版本里是更宽的波托马克河。唯一能肯定的是，人们

    真的很喜欢讲关于华盛顿的故事，并将看起来“无厘头地扔个

    东西过河”视为一项英雄壮举。我不清楚为什么扔枚银币过河就意味着他有资格当总统，但人们会觉得这很了不起。可惜这故事直到他死后才广为流

    传，不然的话，当年的竞选广告绝对带劲儿。

    华盛顿有可能把什么东西扔过什么河呢？和其他总统，还

    有普通人比起来，他的战绩如何呢？

    让我们看一下这个非常抽象的描绘，讲的是人们在扔东西

    的时候到底发生了什么：

    1. 手握东西

    2. ？

    3. 东西飞走奇怪的是，就算不知道第二步发生了什么，对于“一个人

    扔东西能扔多远”这一问题，我们也可以通过观察物理学对物

    体施加了什么限制，来进行比较靠谱的推测。

    人类身体的大小是有限的。不管扔东西的人对东西做了什

    么，都只能发生在他身体周围的一小块空间里。

    为了扔一个东西，人必须用自己的肌肉力量为它加速，而

    人体一次能产生的肌肉力量总共也只有那么多。不管什么体育

    运动，是划船、骑自行车还是短跑，顶级运动员在短时间内对

    物体输出的功率，比如，划一次桨一般是20瓦千克左右。也就是说，一个体重60千克的运动员在扔东西时可以输出1 200瓦的

    功率。

    假定运动员“用全身力量扔东西”，把所有的功率都在短

    距离内输送给球，直到球离开手飞走：

    按照上述假设，我们就能在功率不变的情况下用运动方程

    [53]来计算球的终端速度：

    如果我们把大联盟棒球投手的平均体重(94千克)和棒球

    的重量(145克)代入公式，并假设投掷运动的距离和投手的平

    均身高(188厘米)类似，就可以非常粗略地估算出投手的快速

    球速度：时速150千米几乎正好是四线快速球的平均速度!用一个对

    投手一无所知的公式来算出这个结果，已经相当不错了。

    如果我们把四分卫和美式足球的数值代入公式，能算出时

    速108千米。这比实际的美式足球传球(不超过时速100千米)

    要快一点，但也没有差很远。

    很可惜，我们的答案这么精确可能只是巧合，因为这个计

    算模型有个问题。

    根据我们的公式，超轻的球能被人以任意快的速度扔出

    去。一个14克的球被扔出去，时速会达到320千米!但在现实

    中，棒球投手并不能把全部功率都输送给球。除了给球加速，他们还要给自己的手和胳膊加速。

    为了把手速限制也纳入计算中，我们可以添加一个小小

    的“经验系数”，也就是为球增加一点重量来对公式进行微

    调，增加的重量相当于投手体重的11 000，来代表速度最快的那部分手的重量。为轻量物体的投掷速度增加一个上限，这与

    事实相符，也不会对重物的结果产生太大影响[54]。

    我们可以把这个公式和一个物体在空中能飞多远的估算公

    式[55]结合起来，从而得到人扔东西扔很远的统一理论：

    单位功率：训练有素的运动员是20瓦千克，普通人是10

    瓦千克。

    V=投掷速度，Vt=终端速度

    这个模型并不完美。它是一组笨拙的方程组，并且只是基

    于少数几个输入变量，还有极其简单的假定，所以它顶多只能

    作为近似参考。我们可以加入一些更加具体的投掷机制模型，或是投手更准确的数据，就能让它精确很多。但是如果模型更具体，它的适用范围就会变得很小。适用范围广才是这个公式

    好玩的地方，我们可以代入任何东西。

    当然，我们可以用它算出一个四分卫扔美式足球能扔多

    远。美国国家美式足球联盟(NFL)最长的传球大概能在空中飞

    60米，与我们的方程得出的结果相当接近。

    (NFL四分卫，美式足球)→ 约67米

    但我们也能用它来计算四分卫扔别的东西能扔多远。让我

    们试试5.2千克重的Vitamax 750型搅拌机：

    (NFL四分卫，5.2千克的搅拌机)→ 16.5米

    我们只需要大概知道搅拌机的重量、形状和阻力系数就可

    以了。我们也不用局限于四分卫，任何人只要能估计身高和体

    重，就能代入公式：

    (前总统巴拉克·奥巴马，奥运标枪) → 29.5米

    (歌手卡莉·蕾·吉普森，微波炉) → 3.7米

    你可以在xkcd.comthrow上玩一玩这个计算器。

    使用这个公式，再加上你的身高、体重和体育水平，就可

    以计算出你扔东西能扔多远。华盛顿的投掷

    我们的模型对于乔治·华盛顿的银币投掷壮举有什么看法

    呢？

    华盛顿是出了名的运动达人，还很喜欢扔东西。据说他曾

    站在弗吉尼亚“天然桥”下面的河里，把一块石头扔到了桥顶

    上，所以我们把他的功率比定为15瓦千克。这就把他的位置正

    好放在了正常人和顶级运动员的正中央。

    银币的阻力系数具体是多少，取决于它是怎么被扔出去

    的。如果它一边飞一边翻转，阻力系数就会大很多，但如果它

    像飞盘那样平着转，飞起来就更快。

    [乔治·华盛顿，银币(翻转)] → 53.6米

    [乔治·华盛顿，银币(平转)] → 142米拉帕汉诺克河上那处华盛顿扔银币的地方，只有113米宽。

    如果旋转方式正确，那么他真的有可能扔过去!(波托马克河

    宽度超过550米，也太宽了)为了证明这一点，很多人成功地重

    现了这一投掷。1936年，已退休的投手瓦尔特·约翰逊成功地

    把一枚银币扔出118米远，跨越了拉帕汉诺克河。比他更早一

    天，一垒手卢·贾里格把一枚银币扔过了哈德孙河一段120多米

    宽的水域。

    我们的模型只是一个估算，但它给出的答案和现实比起来

    似乎相差不远。对于“投掷”这么复杂的物理动作，使用这么

    少的基础物理知识，还能得到接近现实的答案，已经够了不起

    了。

    起码，这些答案从某种程度上来说还是有现实意义的，不

    过，在其他方面就难说了。

    (卡莉·蕾·吉普森，乔治·华盛顿) → 89厘米11 如何踢足球

    叫“足球”的运动有很多，彼此间被一棵复杂的家谱树相

    连。

    如果你不知道自己在踢的是什么足球，可以去问问其他队

    员，或者看看别人在做什么，然后根据具体情况来猜猜。大多数种类的足球运动，彼此之间都有一些相似之处。它

    们都有两支队伍，每支十来个人，双方各自位于大场地的一

    侧，都在想办法把球送进对方一侧的球门里。它们也几乎都会

    在比赛的某个阶段出现踢球的场景，但是不同类型的足球允许

    你用身体的不同部位碰球。

    场上有很多选手，但通常来说，同一时间只有一个人能拿

    球，所以你在大部分时间可以只在场上跑来跑去，而根本不用

    对付球。你完全可以竭尽全力装出很忙的样子，只要你不跑到

    球附近，也许就没人会注意到你。

    但早晚会有人想把球传给你，如果你在打美式足球而你又

    是四分卫的话，这种情况会经常发生。或者你会觉得跑来跑去很无聊，决定主动把球抢下来，可能是拦到球，也可能是在别

    人路过的时候把球抓过来，视具体规则而定。

    一旦你拿到球，所有人的注意力都会转向你，很多人都想

    把球夺走。如果你不喜欢承受这么大的压力，你可以把球交给

    队友。

    如果你很有野心的话，你可以试试自己进球得分。足球和

    很多其他运动一样，得分的基本方式很简单：把球弄进球门。扔球进球门

    在某些足球类型里，你能从很远的地方把球射到球门里，方式可以是扔，可以是踢，也可以是用你身体的其他部位。

    把球直接扔进或者踢进球门可能行不通。在某些场合下，规则不允许你这样得分。比如，美式足球比赛中的四分卫不能

    直接把球扔进球门(虽然有时候这么做肯定很诱人)。

    如果你打算把球扔进或者踢进球门，就要记一下球门的距

    离和球的重量，然后翻到本书第10章——如何扔东西。

    有些类型的足球允许你直接把球丢进球门，但从远处扔可

    能不是很有效。比如，在英式足球比赛里，守门员直接把球扔

    进对方大门是完全符合规则的，但这几乎从来没发生过。如果

    守门员想要把球扔那么远，那么球通常会弹几下，滚一段，然

    后慢下来，这就会给对方守门员充分的扑救时间。

    如果你想得分，但是不确定自己能从当下的位置把球扔进

    球门，你就得自己把球带到球门前。自己带球去球门

    仅仅按照距离算的话，带球走到对方球门应该只需要1分钟

    左右，如果你愿意一路小跑，还能更快到达：

    但是要小心：其他球员可能不会跟你合作，特别是对方的球

    员。对方队伍可能会派球员拦在你和球门之间，阻止你抵达球

    门。除非你比其他球员高得多、壮得多，不然这就是一个问题。

    对你而言很不幸的是，大部分足球队的成员都是又高又壮的。你

    可以试着跑步绕过他们，但这也比看起来要难。足球运动员跑步

    相当快，而且他们知道有时候别人会耍这样的花招，所以都做好

    了准备。

    如果对方队伍试图阻止你抵达球门，跑快点是不管用的。对

    方球员和你差不多重，而且他们人很多，几乎可以全部吸收你的

    前进动力。你从他们中间推过去，需要巨大的功率。冲过对方“人墙”的方式之一，是想办法增加你的重量、速

    度和功率。

    一匹很大的马上骑一个人，总重量大概相当于一整支美式足

    球队。而且马的高速能提供动量优势，让你更容易推开对方队伍

    穿过去。

    国际足球联合会(FIFA)的《比赛规则》，也就是英式足球

    的官方规则，里面并没有提到“马”这个词[56]，所以你可以试

    试电影《飞狗巴迪》里的一个观点：书里没有规定足球比赛不可

    以用马。有些规则限定了器材，但马不是器材，马就是马。

    裁判可能不会认为你的观点很有说服力。如果你骑马上球

    场，他们很可能会阻止你。裁判的个头通常比球员小，人数也没那么多，但是他们会让那些阻止你抵达球门的人变多。他们大概

    也会认定你进的球不算数，但到了这个份儿上，你大概早就不指

    望得分了。

    马比人大很多，肯定能把很多人撞开。但是如果人数更多的

    话，就算一匹大马想突破重围，也可能会力不从心。

    在电影《指环王》三部曲结尾的高潮之战中，战马飞奔过了

    看似无穷无尽的半兽人海洋，一边跑一边把它们撞开。马能做到

    这一点而不减速吗？

    我们其实可以用空气阻力公式来回答这个问题，只不过用的

    不是空气，而是半兽人。

    计算空气阻力的基本公式就是阻力方程：

    当一个物体穿过空气的时候，它会撞上空气分子，还得把它

    们推开。可以说，阻力公式代表的就是物体必须穿过的空气的总

    质量，以及这些空气携带了多少动量。阻力公式的主要部分可以从这个图里得出[57]。如果一个物

    体跑得快了，每秒钟撞上的空气分子就会更多，这些空气分子的

    速度相对于物体的速度也更快，所以公式里的速度上带了平方。

    如果物体的速度加倍，每秒钟会撞上2倍的气体，气体的速度也

    是2倍，所以气体每秒钟传递给物体的冲量，也就是力，会变成

    原来的4倍。

    我们可以用这个公式计算出一个物体需要消耗多少功率，才

    能抵消阻力并维持速度不变。能量就是力乘以距离，而功率是每

    秒钟的能量，所以物体需要消耗的功率必须等于阻力乘以每秒前

    进的距离。因为每秒前进的距离其实就是速度，所以功率等于阻

    力乘以速度。我们算阻力的时候已经乘过两次速度了，现在还要

    再乘一次：

    指数“3”告诉我们，如果一个物体跑得更快，它抵消阻力

    所消耗的功率会上升得特别快。奇怪的是，我们居然可以用同样的方法来估算一匹马冲过一

    群半兽人需要消耗多少能量，只要把半兽人当成分子特别大的均

    一气体就行。

    把公式改成符合马-半兽人的几何模型，就得到了这样一个

    功率方程：[58]

    功率=半兽人密度×半兽人重量×马的胸宽×速度3

    注意，我们这里除掉了12的因子和阻力系数。一种“气

    体”如果由不相互作用的独立分子组成，而这些分子随着一个表

    面弯曲物体的前进而反弹，那么在这种情况下，阻力系数正好约

    为2。

    电影里的半兽人站立的密度，差不多是每平方米1个半兽

    人。如果我们假设每个半兽人重90千克，马的胸宽是75厘米，而

    马以时速40千米奔驰，算出来就是：

    一匹马能维持将近100千瓦的能量输出吗？要想回答这个问

    题，我们得知道马的稳定输出功率有多大。方便的是，“马力”已经作为一个单位存在了，所以这个计算就是一个简单的单

    位转换：

    97千瓦≈130马力

    130马力对一匹马来说，实在是太多了。马能在短时间内做

    超过1马力的活儿，马力是用长时间的平均功率来定义的，但马

    在短时间内的最大输出也只有10到20马力，远远低于电影场景里

    所需的130马力。要想减少穿过半兽人人群所需的功率，马必须

    放慢步伐，一路小跑。

    半兽人阻力方程也适用于足球运动员、裁判以及任何你想骑

    在马背上冲过去的敌人。如果你要骑马冲过一群球员，那你的速

    度会大大放慢，这会让你的对手有时间摆好姿势，爬到你的马上

    并把它压垮，或者抓住你的腿把你从马鞍上拖下来，再摔到球场

    上，然后你就可以以正常的方式被擒抱了。所有的把戏都一样，如果对方有机会提前做准备，骑马突围

    的效果也会大打折扣。一旦对方球员发觉了你的计划，他们就可

    以采取防御措施，比如，在地上斜插长矛，在球场上挖壕沟，或

    者在战略要地摆放食物来让你的马分心。但是场上的人数并不多，如果你瞄准他们防线上的缺口，也

    许只遭遇几次碰撞就能冲过去。没有任何人跑起来能追得上全速

    奔驰的马，所以一旦你越过了防守方，就能一路畅通无阻地成功

    射门。12 如何预测天气

    明天的天气会是什么样的？

    当人们谈论某个特定地点的天气时，他们经常重复一句老

    话“如果你不喜欢(此处插入具体地点)的天气，再等5分钟就

    好”。就像所有的俏皮话一样，人们通常以为这句话是马克·

    吐温说的。在这个案例里，他可能真的说过，但如果事实证明

    他没有，你还是可以把它算到多罗茜·帕克或者奥斯卡·王尔

    德头上。

    在温带区几乎所有地方，都有人重复上面这句话，因为天

    气一直在变。但不知怎么回事，我们一直都会因为天气变化而

    感到惊讶[59]。这些改变很难预测，但因为天气这东西每个人都

    要面对，毕竟我们都被困在同一个大气层下，所以还是得努力

    预测。

    预测天气的办法有很多，一些办法比另一些办法更好用。

    最佳的现代天气预测方法要用复杂的计算机模型，但让我们先

    从一种基本的、古老的办法开始：瞎猜。这个办法很不靠谱。

    稍微好一点儿的办法是，看一下这个地方在这个季节的平

    均天气情况，借此来预测。这叫作气候学预报。

    在那些天气就不怎么变化的地方，比如热带地区，这办法

    相当不错。比如，夏威夷火奴鲁鲁在7月的平均每日最高温度是

    31摄氏度，所以我们可以预测下一个7月的天气情况。以下是(2017年)夏威夷的真实气温记录：

    不错!我们的“预测”相当准确。7天里有3天完全正确，其余几天气温的偏差也都没有大于1摄氏度。成为一位名利双收

    的天气预报员似乎不是梦。

    现在让我们把这个了不起的办法用在密苏里州圣路易斯的9

    月。9月的平均最高气温是26摄氏度，我们就借此来预测天气：

    以下是2018年这几天实际的气温：哎哟，差得有点儿远了!

    根据平均值来预报天气，在热带地区更好用，因为热带的

    天气变化更小。圣路易斯位于温带[60]，这里的天气是由巨大而

    缓慢的高低压系统如何运动来决定的，这就会导致热浪、寒流

    和一大堆牢骚。

    总的来说，用平均值来预测天气似乎是个糟糕的办法。但

    是在我们换成更好的策略之前，最好再考虑考虑另一个糟糕的

    办法：看看现在是什么天气，然后假定它永远不变。

    这听起来很蠢，因为天气一直在变，但它变得没那么快。

    如果现在正下雨，那么再过30秒，多半还是在下雨。如果现在

    热得要命，那么1小时后大概还是会热得要命。你可以用这个原

    则来预测天气，只需要看看此刻的天气。这就是你的天气预

    报，这个办法叫持续性预报。

    在非常短的时间段内，持续性预报比平均值预报更靠谱。

    在非常长的一段时间里，平均值预报则更准。在世界上有些地

    方，一样的天气经常持续好多天，在这里，持续性预报就更有

    用一些。而在其他地方，前一天的天气和后一天的天气几乎没

    有任何关系，这时候用平均值预报就会更好。计算机

    第二次世界大战结束后的那些年，也是计算机发展的黎

    明，数学家约翰·冯·诺伊曼发起了一个项目：用计算机预测

    天气。到1956年，他的结论是，天气预报可以分成3个领域：短

    期、中期、长期。他准确地推测出，这3个领域需要使用的方法

    会非常不同，而中间的中期预测会是最难的。

    短期预测的对象是接下来的几个小时或几天。在这个范围

    里，预测天气本质上就是收集足够多的数据，然后进行大量数

    学运算。大气层的运行基于流体力学的一些定律，这些定律我

    们还算比较了解。如果能测量大气当前的状态，我们就能运行

    一个模拟程序来计算演变趋势。这些模拟程序能相当准确地预

    测未来几天的天气情况。

    要想提高预报的准确度，我们可以收集更多的大气当前状

    态的数据，把气象气球、气象站、飞机和海洋浮标提供的信息

    都整合起来。我们也可以改进模拟程序，提高运算能力，让它

    的分辨力变得越来越强。

    但是当试着把天气预报的范围扩展到几个星期时，我们就

    遇到了一个问题。

    爱德华·洛伦兹在1961年研究计算机气象预报的时候注意

    到，如果他同时运行一个模拟程序的两个版本，二者之间只有

    极其微小的差异，比如，把一个地方的温度从10摄氏度调成10.001摄氏度，结果就会全然不同。偏差一开始小得令人难以

    察觉，但会逐渐变大，甚至扩散到整个系统里。最终，这两个

    系统在宏观上看起来会截然不同。他发明了“蝴蝶效应”这个

    词来描述这一现象，他的想法是，在世界的一端，有只蝴蝶扇

    扇翅膀，就会最终改变世界另一端风暴的轨迹。混沌理论由此

    而来[61]。

    因为天气是一个混沌系统，所以中期预报(天气在一个月

    或者一年后会怎样)从某种意义上讲，可能是在原则上就不可

    知的。我们倒是发现了一些缓慢发生的周期变化能驱动季节性

    变化，比如厄尔尼诺现象和太平洋十年涛动，这能让我们知道

    一点点下一季的整体天气趋势。但是要想在5月1日预测10月1日

    会不会下雨，也许永远都不可能。

    长期预测覆盖了几十年到几百年，我们现在会说这是气候

    变化预测。在这么长的时间尺度下，混沌的每日变动会趋于平

    均，最终的气候由长期的能量输入和输出来决定。完美预测气

    候大概永远不可能，因为潜在的混沌总是会突然出现并把系统

    打乱，但我们还是有一定的把握去预测情况将会怎样变化。如

    果进入大气层的阳光变多了，平均温度也会上升。如果大气层

    的二氧化碳浓度下降了，更多红外辐射会逃离地表，那么温度

    就会下降。这里涉及各种各样的复杂反馈系统，其中一些我们

    还没有充分理解，但系统的基本动向在原则上是可以预测的。

    总之，3个领域的情况如下。

    短期：足够好的计算机模拟完全可以预测。长期：很难准确地预测，但预测总体趋势是可以的。

    中期：也许根本不可能。

    人们曾经总是抱怨天气预报不准。当然，现在人们还是会

    抱怨，但是随着时间的推移可能慢慢不那么常见了。我们的计

    算机模拟和数据收集都变得越来越好，我们的短期预报，也就

    是未来5日天气预报，也变得越来越准确。2015年的未来5日天

    气预报，已经和1995年的未来3日天气预报一样准了。在20世纪

    中期，对未来两三天的天气进行预报的准确度，并不比简单的

    平均值预报和持续性预报更高，后面这两种办法可不需要什么

    计算机。如今，我们最好的计算机模型哪怕覆盖未来9到10天，也能预测出比简单方法更准确的结果。

    总的来说，在过去的半个世纪里，天气预报在以每10年为1

    天的速度改善，相当于每小时1秒[62]。物理计算表明，我们基

    于模拟进行的天气预报，准确度的终极上限是几个星期。两三

    个星期之后，系统内在的混沌特征就会让预报变得不可能。

    但想要预测天气，不一定非用超级计算机。晚霞行千里

    根据民间谚语，你可以通过观察天空的颜色来预测天气。

    俗话说：“晚上天色红，水手乐呵呵；早晨天色红，水手急煞

    煞。”

    这句话以不同的版本流传了很长时间，甚至在《圣经》里

    都有类似的说法[63]。它能广为流传，是因为真的管用，至少在

    世界上的某些地方管用。“红天法”和你想的不同，其实天气

    和红色的云本身并没有什么联系，恰恰相反，这是利用太阳为

    地平线上的大气层“拍X光片”，然后把你头顶的云当屏幕来显

    示结果!在温带地区，气象系统通常从西向东移动，速度并不快。

    通常来说，气象系统在地球表面的移动速度和开车的速度相

    当，有时还更慢，所以在你西边2 000多千米远的暴风需要1天

    多的时间才能抵达你这里。因为地球表面的曲线，还有大气里

    的霾，你看不到西边的云。如果能看到的话，天气预报就会简

    单得多。

    “红天法”利用太阳解决了这个问题。红光的波长穿透空

    气比蓝光更容易。当太阳从西边落下的时候，它的光穿过了上

    千千米的大气层，并在半路上变得很红，这才最终抵达你头顶

    的云。波长较短的蓝色光被空气反弹到别的方向去了，所以天

    是蓝的，它反射了蓝光。白云反射所有的颜色，所以当红光照

    在它上面时，它看起来也是红色的。

    如果你的西侧有云，红光照不到你就被拦住了，日落时的

    天空看起来就不怎么红了：反过来说，如果你东边的上千千米范围内都很晴朗，那么

    阳光会一直照射到你头顶的天空，并且把它变红。如果你头上

    有云，红光会把云照亮，创造出美得令人屏息的日出景色。

    当气象系统自西向东移动时，傍晚红天意味着你的头顶有

    云，但西边的天空是晴朗的，这就是在告诉你，天气很快会放

    晴。早上红天则恰恰相反，这意味着东边晴朗……但你头顶上

    有云，说明晴朗的区域正在远离，而云正在逼近。

    这句俗语在热带地区不管用，因为热带的盛行风通常是从

    东向西刮，而且不确定性更大。黄金时间

    大气层的过滤效应，部分地解释了为什么日出和日落前后

    的那段时间在摄影里被称为“黄金时间”。更温暖也更红的光

    不但创造出美丽的晚霞，也很适合让人们拍出好看的人像照和

    日落照。

    这意味着在温带地区，你可以通过看别人在网上发的照片

    来初步判断接下来的天气情况。假如你晚上在Facebook上看

    到，人们拍的日落照片中红黄像素比例高于正常值，暖光自拍

    获得了异常多的点赞，就意味着坏天气正在远离那里。相反，日出照片和红彤彤的早晨自拍，则是不祥之兆。

    照片颜色预测法可能不如大气层超级计算机模拟那样可

    靠，但这样一种用朗朗上口的口诀来预报天气的古老方法，还

    是挺了不起的。

    如果你不是水手的话，可以按照需要来修改俗语的措辞。如何去别的地方13 如何玩鬼抓人游戏

    鬼抓人(Tag)的游戏规则很简单：一个玩家扮演鬼，要使

    劲追逐其他玩家并碰到他们。鬼抓到了谁，谁就变成鬼。

    鬼抓人的基本规则有无数变体，甚至有个类似跑酷的比赛

    联盟叫“世界障碍追逐赛”(World Chase Tag)。在他们举办

    的比赛里，运动员一边相互追逐，一边跳过或钻过障碍物。但

    是标准的操场鬼抓人只有很少几条具体规则，不需要计分、球

    门、器材或者明确划出比赛场地，甚至没有明确的结束。鬼抓

    人是永远赢不了的，你只能停下来不玩。

    从理论上来说，在一局理想化的鬼抓人游戏里，有些玩家

    奔跑的速度比别人快，且所有人都以最快速度奔跑，游戏最终

    应该达到一种自然的平衡状态。如果当鬼的玩家不是最慢的，就能抓住一个更慢的玩家，把自己的鬼身份转移到对方身上。

    但最慢的那个玩家迟早会变成鬼，也无法抓住其他人把他们变

    成鬼，所以他会永远当鬼。如果游戏永不结束，那么不是鬼的玩家必须一直跑下去。

    如果他们停下来休息，就要像龟兔赛跑那样冒险。如果你比鬼

    跑得快，但你还是想每天睡上8个小时，那你就得远远领先对

    手，才能在休息的时候也不会被对方赶上。我们的游戏版本还是太过理想化了。在现实中，跑步的人

    不仅有“最高速度”。有些人在跑短途时比较快，有些人则能

    保持稳定的速度跑很长的距离。把这些因素加入我们简化的鬼

    抓人版本里，事情就会变得更有趣一些。

    想象一下尤塞恩·博尔特(世界上最快的短跑选手)和希

    查姆·艾尔·奎罗伊(1英里跑世界纪录保持者)参加的鬼抓人

    游戏。我们假定这两个人都处于体育事业巅峰，并且用他们的

    世界纪录比赛成绩作为跑步速度来建模。长跑运动员和短跑运动员依靠不同的生理机制来获得能

    量。短跑靠的是无氧呼吸，能在短时间内提供很多能量，但在

    一两分钟后身体的能量储备就会耗尽。长跑则靠有氧呼吸来消

    耗氧气，能长时间地提供更稳定的能量。

    博尔特是目前世界上大多数短跑项目的世界纪录保持者。

    他是地球上跑得最快的人……前提是跑步距离不超过几百米。

    他的400米成绩很好，但是落后于世界纪录两秒多[64]。超过这

    个距离，他连优秀的高中运动员都比不上。博尔特的经纪人对

    《纽约时报》说，博尔特从没有跑过1英里那么长。

    让我们假定在游戏开始的时候，奎罗伊是鬼，虽然一开始

    谁是鬼其实无关紧要。假如博尔特是鬼，他只需要向前跑，就

    能在开场几秒内把奎罗伊变成鬼。博尔特要想不被抓住，就得开始跑。起初他有优势，他的

    短跑能力能让他快速拉开自己与奎罗伊之间的距离。游戏开始

    30秒后，博尔特跑出300米时，他已经遥遥领先追逐者70米。

    但是30秒再往后，两人的差距开始缩小。游戏进行到90多

    秒的时候，奎罗伊就会在将近700米的距离抓住博尔特，把他变

    成鬼。精疲力竭的博尔特可以试图反过来追赶，但是他追不上奎

    罗伊。

    如果你不是马拉松冠军，那么优秀的长跑选手在玩鬼抓人

    游戏时抓你会有巨大优势。不管你是尤塞恩·博尔特、乌韦·

    博尔[65]、乌戈·邦孔帕尼[66]，还是乌斯尼亚·巴巴塔[67]，一旦马拉松选手跑起来，你都追不上。

    如果你发现自己身处博尔特的位置，要面对一个擅长长跑

    的人，你是不是就只能注定当鬼到永远了？

    嗯，有这个可能。如何捉住长跑运动员

    如果你没办法靠跑来抓住长跑者，可以试试更高效的办

    法：走。

    走路比跑步慢，但是能节省很多能量，每千米需要的氧气

    和卡路里也更少。因此，一个健康的人跑完1英里可能很费劲，但一连走上好几个小时也没啥大问题。跑步向你的有氧代谢系

    统提出了更高的要求，如果你的身体跟不上，就没法一直跑下

    去。长跑运动员掌握的跑步方法会尽可能少地浪费能量，但他

    们还需要调节心血管系统，以获得足够的能量来满足持续奔跑

    的需求。

    徒步者走过全长3 500千米的阿巴拉契亚山道一般需要5到7

    个月。按5个月算的话，差不多每天走24千米，所以让我们假设

    你能保持这一速度一直不停走下去。

    长跑冠军扬尼斯·库罗斯曾有一次在24小时之内跑了290千

    米。如果你以徒步者的节奏追赶库罗斯，他可以在第一天跑160

    千米来甩开你，然后休息大概一个星期等你追上来。一旦你靠

    近了，他可以再跑160千米。如果库罗斯想过正常的生活，但又下定决心不要当鬼，那

    他可以买两三幢相隔160千米的房子。每当你靠近其中一幢房子

    的时候，他就可以跑到下一幢。这样，在每一处他都能休息一

    个星期左右，然后你才能赶上他并逼着他逃往下一幢。

    但愿和他一起生活的家人也是马拉松选手，不然的话，他

    要想领先你，就得费很多很多力气了。如何甩掉马拉松冠军

    如果你真的想办法偷偷跑到了库罗斯身边，并趁他不注意

    一把抓住了他，那你就要面临一个新问题：他会立刻反过来抓

    住你。你肯定是跑不过他的。

    如果你在规则之内赢不了，也许可以稍微改变一下规则。

    让我们假设你跳上了一辆魔法滑板车，能让你想“跑”多快就

    跑多快，然后立刻抓住库罗斯。

    如果库罗斯反过来追你，拒绝像你一样作弊，坚持用老办

    法追你，那么不管你跑得多远，他都会穷追不舍。但如果你真

    的跑得特别特别远，就能给自己很多时间休息。

    你可以用谷歌的步行指路功能，来寻找地球上步行距离最

    长的两个点。随着谷歌更新地图，这两个点的位置也会发生变化，但是科学艺术家马丁·科施温斯基列出了一个表。从南非

    的奎恩角到俄罗斯东海岸的马加丹，有望成为你的选择。

    这条路线长约22 500千米，穿过16个国家，需要渡船横跨

    多条河流和运河[68]，还要跨越20多次国境线。总的来说，你的

    步行导航路线上会有大约2 000条指示。这条路高低起伏，海拔变化总计超过100千米，并且穿越几

    乎所有的气候带，从热带雨林到炎热沙漠，再到西伯利亚冻

    土。很难说你的追逐者走这条路能有多快，但阿巴拉契亚山道

    的最新徒步纪录是41天多一点，徒步者平均每天走85千米。按

    照这个节奏，从奎恩角抵达马加丹大概需要9个月。

    你可以不停地来回奔波，差不多每过一年就折腾一次，把

    家搬到世界的另一头，直到你的追逐者放弃为止。

    或者你也可以坐下来跟对方聊聊。如果鬼抓人永远不能结

    束，而且总得有人当鬼，为什么不分享一下呢？与其在全世界

    跑来跑去，你完全可以找个好地方定居下来，说不定就是你在

    旅途中发现的某个小镇。你和其他玩家可以搬进彼此相邻的房

    子，每天轮流当鬼…………也就是每天和你的新邻居击掌。

    也许鬼抓人游戏还是有办法赢的。14 如何滑雪

    所谓滑雪，就是把长而扁平的物体绑在你的脚上，然后滑

    过一个平面或者斜坡。这个平面通常是水——固态或液态的

    水。不过，滑雪也不是非要用水。

    你可以从任何斜坡上滑下来，只要它够陡就行。当一个物

    体放在斜坡上的时候，一部分重力会把它往下拉，另一部分重

    力又把它沿着斜坡拉。当拉着物体沿斜面运动的拉力超过了摩

    擦力的时候，物体就开始滑动了。一开始，你可能不会很轻松地滑动，这要看你的滑雪板和

    平面是用什么做的。如果滑雪板是橡胶做的，而平面是水泥，就得有个很陡的坡才能滑。橡胶滑水泥一点儿都不流行，想必

    就是这个原因吧[69]。

    不管是什么平面材料遇上了什么滑雪板，你都可以用简单

    的物理知识算出斜坡要多陡才能让物体滑动。这看似是个很难

    的问题，但因为一个很方便的巧合，大多数复杂的部分都相互

    抵消了，最终得到的是一个非常简单的等式：

    摩擦系数=tan(斜坡角度)

    如果你想计算出斜坡角度，可以把这个公式反过来：

    斜坡角度=tan-1(摩擦系数)这个公式如此简单、直白，堪与E=mc2和F=ma相提并论。和

    后面这两个更出名的公式不同，它只适用于这个特定问题，但

    它能如此简单，还真是挺厉害的。

    下面这个表格是不同的滑雪板与不同的平面组合产生的摩

    擦系数。

    滑雪材料

    下面列出的是各种摩擦系数以及让你滑动起来的最小坡

    度：

    ■ 0.010.6度(自行车在轮子上)[70]

    ■ 0.053度(特氟龙在钢上，滑雪板在雪上)

    ■ 0.16度(钻石在钻石上)

    ■ 0.211度(塑料购物袋在钢上)

    ■ 0.317度(钢在木头上)

    ■ 0.422度(木头在木头上)

    ■ 0.735度(橡胶在钢上)■ 0.942度(橡胶在混凝土上)

    木头滑雪板在16度的钢斜坡上能滑起来。如果滑雪板改成

    橡胶做的，钢斜坡角度就得达到35度才能滑动。橡胶在混凝土

    上的摩擦系数更大，高达0.9，需要倾斜角度为42度的坡面才能

    实现滑动。这也告诉我们，穿橡胶鞋底跑鞋的人没法沿着倾斜

    角度大于42度的斜坡往上走。

    可以说，滑雪者其实就是登山者，只不过他们的攀登水平

    出奇地差，却有着非常好的平衡力。

    冰比大部分平面都要光滑，而雪(说白了就是奇特的冰)

    也一样很滑。所以，冰雪是滑雪以及类似运动的好选择，冬奥

    会的每一项赛事都与滑行有一些联系。

    但冰很滑的原因其实有点儿神秘。在很长时间里，人们认

    为是冰刀的压力让冰的表面融化，制造出薄而滑的水膜。19世纪末，科学家和工程师的研究证明，冰刀的压力能让冰的熔点

    从0摄氏度降至-3.5摄氏度。几十年来，人们都把受压融化当成

    冰刀的工作原理。不知道为什么，没有人指出，其实在比-3.5

    摄氏度更冷的地方也可以滑冰。受压融化理论认为这是不可能

    的，但溜冰者照滑不误。

    令人惊讶的是，冰为什么光滑这一问题现在依然是物理学

    研究的主题之一。一般的解释大致是，冰的表面有一层液态的

    水，而水分子没能被牢固地锁在冰晶里，这么一来，一块冰就

    有点儿像一块边缘散开的布。在“布”的中央区域，组成布的

    线被锁在了严格有序的状态，但在边缘处的线就不太容易被约

    束，所以更可能松掉，并四处移动。同样的道理，冰块边缘的

    水分子也会比较松散并四处移动，形成一层薄薄的水膜。不

    过，对于这一层水的具体性质以及它和冰刀如何相互作用，人

    们还没有完全弄清楚。考虑到当代物理学花了这么多时间去思考深刻、抽象的宇

    宙奥秘，比如寻找引力波或希格斯玻色子，你可能会很惊讶地

    发现，原来这么多日常现象人们都还没弄清楚呢。除了滑冰之

    外，物理学家也还没真的搞明白是什么让雷暴云里的电荷积聚

    起来，为什么沙漏里的沙子是以那种速度运动，为什么你拿气

    球蹭头发会蹭出静电来。谢天谢地，滑雪和滑冰的人可以继续

    在冰雪表面滑行，而不用非等着物理学家把这些都研究明白。

    雪已经相当光滑了，但为了再加一点点额外的顺滑，滑雪

    者会在滑雪板上打一层蜡。蜡起到了半流体层的作用，能让锐

    利的冰晶不会因陷进滑雪板的硬质材料里而降低滑行速度。

    打蜡的滑雪板在雪上的摩擦系数大约是0.1，一旦滑起来还

    能再降到0.05[71]。这意味着要靠你自己的体重开始滑动，需要5度的斜坡，但是只要滑起来，3度的斜坡就能继续滑下去。

    一旦沿着斜坡开始滑，你就会持续加速，直到雪用完了，或者你的速度带来的向后空气阻力比往前拉的重力更大。因为

    空气阻力要在速度非常快的时候才会真正发挥作用，所以就算

    是很缓的斜坡，只要够长，也能让滑雪者或雪橇跑得很快。在

    一条无限长的5度斜坡上，滑雪者或雪橇在理论上的最高时速约

    为50千米，要是形状特别符合空气动力学的话，时速能高达70

    千米。在25度的斜坡上，符合空气动力学的滑雪者或坐雪橇者

    应该能达到160千米以上的时速。

    用滑雪板滑行的最高时速大概是250千米，但人们一般不太

    会关注这项世界纪录，因为打破它其实没什么意思。要想抵达

    更高的速度，只需要找一段更长更陡的斜坡。如果你一直这么

    找下去，滑雪就逐渐变成了高空跳伞，只不过此版本的高空跳

    伞更危险，因为参与者不是从空中掉下来，而是贴着地面滑行

    的。以时速250千米滑雪已经很难躲开障碍物了，就算你找到了一段看似平滑的斜坡，一个小小的鼓包或一段平缓的转弯也足

    以马上要了你的命。

    如果一项体育运动里参赛者的成绩和他们死掉的概率有强

    大的相关性，那这项运动本身就有非常严重的问题了。竞速滑

    雪曾在1992年奥运会昙花一现，但是经历几次致命事故之后，这项运动已经不再出现在比赛项目中了。滑到底的时候

    如果你沿着斜坡往下滑雪，早晚会遇到滑不下去的情况。

    这可能是出于以下几种原因：

    ■ 树、石头或山挡着你了

    ■ 你滑到了山脚下

    ■ 没有更多的雪了

    如果你滑得正开心，并不想停下来，你有下列几个选项。

    假如是树挡住了路，你可以试试把树挪走。要想知道具体

    操作过程，请翻到第25章——如何装饰一棵树。假如前面有石

    头，你可以参见第10章——如何扔东西，来判断你能不能挪动它们。如果滑到了山底，你可以试试继续向前加速，也许可以

    看看第26章——如何快速抵达某地，或者第13章——如何玩鬼

    抓人游戏，找找有用的建议。如果没有山你还想继续往山下

    滑，那就翻到第3章——如何挖一个坑。

    如果你遇到的情况只是没有雪了，那就继续读下去。没有雪该怎么办

    我们讨论摩擦力的时候已经提到，滑行在大部分没有雪的

    平面上不太可行。有些人造滑雪道会使用特殊的低摩擦力聚合

    物，给人一种粗厚毛刷般的质感，这样既能增加一些柔软性，还能让滑雪板在转弯的时候更抓地。也有一些特制滑雪板是为

    了草地或者其他表面而设计的，但它们用的是轮子或者履带，而不是滑行。

    如果你想继续在雪上滑行，但前面已经没雪可滑了，你就

    得自己造些雪出来。

    大约90%的美国滑雪场都会使用人造雪，这样可以保证只要

    天气冷到能留存雪，雪道就会被雪覆盖。就算天公不作美，雪

    也能覆盖一整个滑雪季。人造雪也能用来补充那些因为融化或

    磨蚀而损失的雪。

    造雪机造雪的方式是利用压缩空气和水来喷射出一股微小

    冰晶，然后趁冰晶飘在空中的时候洒出小水滴形成雾。随着雾

    气飘向地面，里面的水滴冻结在冰晶上，就形成了雪花。和纤巧的天然雪花比起来，人造雪花会更紧实，形状也更

    扭曲。天然雪花有很多时间在云层里一个水分子一个水分子地

    缓慢生长，形成精巧而对称的形状。人造雪花形成的速度却很

    快，只有水从喷口落到地面这段短短的时间，一小堆水滴也只

    能被笨拙地塞成一团。

    假设你需要1.5米宽的雪道来滑雪，而你往下滑的时速是32

    千米。天然雪大概含有10%的水和90%的空气，当然，这个比例

    会因雪的蓬松程度而有很大不同。为了简单一些，我们假定你

    需要20厘米厚的比较沉的雪才能滑，雪的密度是水的18，所以相当于一层2.5厘米厚的水那么重。那么，你所需要的总水量就

    是：

    光是滑过足球场那么长，就需要将近4 000升的水，况且还

    需要配套设备把水变成雪。

    能足够快地把水变成雪的设备，可没有那么好找。最大的

    造雪机产雪的速度大概是每小时100立方米。这还不够你所需雪

    量的10%，所以你可能需要好多台。

    标准的造雪设备造出来的雪，需要过一段时间才会飘到地

    上。这意味着你需要在离当前位置很远的地方就把雪造出来，留出让雪落地的时间。另外，因为气流是运动的，让足够多的

    雪集中在这么窄的雪道上可能也不太容易。

    人造雪必须经历漫长而缓慢的下落过程。小水滴通过蒸发

    把热量散到周围的空气中，再黏附在冰晶上，这一过程需要很

    长时间。确实有办法让水滴更快冷却，但这些办法都有不足之

    处。

    如果你把液氮之类的低温物质注入空气或水流中，就能快

    速降温，几乎实现瞬时冰冻。这项技术能快速造出雪来，在过

    于暖和、造不出普通人造雪的地方，有的造雪公司会在特殊场

    合使用。但滑雪场一般不会使用制冷剂冷冻技术，比起让水自

    己在空气里冻结，这样实在是太贵，也太耗能了。

    但对于你的滑雪小窄坡来说，液氮没准还刚刚用得起。如

    果你买的是小瓶装的液氮，那么滑雪的费用大概是每秒50美

    元，但如果你是批发的话，工业级供应商可以给你出低得多的

    价格。倒不一定非要用液氮，你也可以换成别的低温气体试试。

    液氧和液氮的温度相近，生产起来也一样容易，从理论上来

    说，液氧可以用来造雪。但是，我不推荐这个方法。液氮之所

    以是很受欢迎的冷却剂，原因是它有惰性，不爱与其他物质发

    生反应。而液氧不具备这一特点。让造雪过程更高效

    如果你可以想办法把身后的雪铲起来重复利用，那就能减

    少雪的消耗量，不需要一边滑一边造新的雪。

    如果你在雪层下面放一块塑料布之类的东西，就能在身后

    把一整块雪铲起来并重新利用，几乎没有损失。

    你的“雪循环”越紧凑，需要的雪量就越少。 ......