标签:
飞天扫帚时光旅行哈利波特文化 |
最纯粹的移动形式,是宇宙之间的移动……只有藉由导除引力才能创造出来。--瑞士画家克利(Paul Klee)
「搏格往上飞了!」播报员喊道。在魁地奇比赛的空中体育场,两支队伍的各七名球员骑着扫帚飞升、俯冲,在闪躲对手投出的搏格时左右摇晃,同时努力让红快浮射门得分。魁地奇比赛令骑着飞天扫帚的哈利着迷,他试图捉住金探子,为葛来分多学院赢得比赛。
巫术世界最受欢迎的交通工具--扫帚,是最难守住的一个秘密,几乎每个麻瓜都知道女巫和巫师靠它们来去自如。甚至到现在,科学家和工程师还绞尽脑汁地想研究他们是怎么办到的。光轮两千飞天扫帚和火闪电,这两种最受推崇的比赛用扫帚,可能采用极为先进的科技来抵抗地心引力的牵掣,那是一种极具商业和科学价值的技术。美国太空总署(NASA)的研究人员如果能得到哈利的扫帚,很可能连自己的老奶奶都愿意卖掉;更不用说飞行咒、韦斯利先生施了魔法的福特车、海格向哈利的教父布莱克借来的飞行摩托车,或者霍格华兹大厅中飘浮的蜡烛,这些全都暗示着,女巫和巫师必定知道如何任意地将地心引力打开或关掉。
那些用来制造反引力的奇特材料,可能可以用来连接蠹孔(wormhole),形成时空中两个分隔遥远的点之间的快捷方式。例如,你可以踏进一个蠹孔的一端,然后回溯一万年前,从几百万哩外的地方出现。哈利波特书中有数段情节描述巫师抄快捷方式到九又四分之三月台,或造访巫师购物的斜角巷,也许他们是藉由蠹孔,来做这种快速旅行。
藉由魔法旅行的例子不只这些,哈利使用呼噜粉来快速移动,其它东西和人也可以凭空冒出,像是骑士公交车、用餐时自动填满碗盘的食物,或者巫师紧握着的一只旧皮靴。这类神奇的现形术可能归功于奇特的科技,就和《星舰迷航记》中,用来传送企业号宇宙飞船的成员到外星球的方法类似。今天,这种超凡技术已经成为可能,因为在量子遥传(Quantum teleportation)的尖端领域中,研究人员已经可以在实验室里,把物体的微粒移动后再重组起来。
一圆骑乘飞天扫帚的梦想
这个梦想就和人类历史一样的古老:能像鸟儿那样凌空飞行,摆脱引力的束缚,自由自在地腾空飞翔,穿过白云,而风在我们张开且快速拍动的手臂间竦竦作响。
那么,为什么我们不能飞?最简捷的回答是,因为我们不是鸟类;而较长的回答则是,人类的身体无法提供正确的推与升的组合。我自己想提出的最长回答是,我们没有羽毛来帮助制造上升与推进的力量、没有效率高的肺部结构、够大的心脏、中空的骨骼以减轻重量,也没有够强壮的肌肉力量支持快速的拍动。
虽然我们无法不靠任何辅助就飞起来,不过扫帚却不见得像外表看起来那样,是一种可笑的飞行工具,甚至美国太空总署也承认扫帚的推进力。米里斯(Mark Millis)在位于俄亥俄州美国太空总署的葛兰研究中心,拥有令人瞩目的项目主持人职衔,他负责突破推进力的物理研究项目,曾对各种不同的推进力技术作过深入的研究。米里斯从最古老的技术着手:一支以汽球辅助的扫帚。听起来不像是哈利木制座骑的对手,第一,软式飞艇的结构不太可能达到故事中所描述的火闪电那样,拥有从零到时速一百五十哩只要十秒钟的性能(虽然这个速度远不及一部六千匹马力的赛车,它可以在五秒钟之内,从静止加速到三百二十哩以上,并跑完四分之一哩)。米里斯也指出,汽球动力载具很容易就变成搏格的攻击目标。
飞机式的扫帚又如何?有趣的是,这个建议可能比你想象的还神奇,在莱特兄弟制造了他们第一架飞机的一个世纪后,前加州大学圣地亚哥分校教授、也是麦金塔计算机的发明人拉斯金(Jef Raskin)说,一般教科书上对于如何让飞机保持在空中飞翔的解释是错的。
飞机会飞,是因为空气流过机翼上方表面的速度比下方快,这个理论是由瑞士科学家伯努利(Daneil Bernoulli)所创立。这种速度差异使机翼上方的空气压力下降,因而产生推升力(你可以在家里吹一张钞票,来见识这种效应)。不过拉斯金说其中有个问题:「这种单纯的解释,把推升力归因于机翼弯曲的上缘与平坦下缘间的长度差异。如果这是真的,那么飞机就不可能上下颠倒着飞,因为这时候弯曲的部分会在下方,而平坦的那一面会在上方。」但是飞机确实可以翻过来飞,而且有些飞机的机翼上下都有相同的弧度,此外即使是平坦机翼的纸飞机,也同样能飞上天。
关键的问题在于:机翼如何产生推升力?伦敦大学学院专攻空气动力学的数学家鲍尔斯(Robert Bowles)同意拉斯金的说法,即当机翼四周的气流转为向下时,就会产生升力。根据牛顿的运动定律,当气流被导引偏向一个方向时,升力就会在另一方产生。不过,对机翼来说,有个很重要的认知是,要产生向下的气流必须同时依赖机翼下方的偏导,和受到上方的弯曲。由于空气略带着滞黏性,会黏在机翼上方,尤其是靠近尖端处,因此会产生称作涡流(vortex)的大量旋转气流。你可以倒一点牛奶到咖啡中,用小匙子在杯里搅动,就可以看到这种在「黏稠」的液体里移动所产生的咖啡涡流。当机翼上方表面摆脱涡流时,气流便转而向下,于是在机翼上产生一股上升的作用力。
鲍尔斯说,我们可以使用适当的设备,侦测出用小汤匙搅动咖啡时,作用于汤匙上的力,这股力就和推升机翼的力相同,是由汤匙的攻角(angle of attack)、汤匙的形状和搅拌速度所决定。经过许多世代的学童所验证的数学模型显示,若有适当的攻角让气流转而向下,即使是平坦的机翼也能飞起来。虽然这种「机翼理论」已成为讨论数学流体力学书籍中的标准,但关于飞行仍有部分未解之谜。如何以计算机或巧妙的数学公式掌握乱流(气流处在无秩序状态)的本质,至今还没有任何高明的麻瓜科学家能够办到。各式各样的飞行都会产生某种程度的乱流,下次你搭乘飞机时,别忘了麻瓜至今还不是很了解在空中旅行的魔法。
米里斯半开玩笑说:「机翼代表着对于扫帚疑惑的一种传统解决方案,而且也是让你累积飞行里程数的好方法,虽然行李很容易弄丢。」不过,谈到史莱哲林队像喷射机那样从空中呼啸而过,许多骑在扫帚上俯冲、腾飞的描述中,并未提及机翼、引擎或其它相似的设备。所以,哈利骑的一定是一种特异的科技。
那么用火箭来辅助扫帚呢?这是很合逻辑的办法,但是只靠一根木棍的装备应该是难以操控,而且巫师所穿着长袍也有不小心着火的危险。这使我们想到了反引力和曲速引擎(warp-drive)扫帚,这是比较可能的方法,也是美国太空总署似乎很感兴趣的一种科技。虽然美国太空总署不用「反引力」或「曲速引擎」的字汇,但米里斯承认他们正在进行这种尖端物理学的相关研究。
【推荐序|飞天扫帚和时光旅行|神奇生物魔法世界|向石内卜学魔药调制|找寻魔法石】