How to：如何不切实际地解决实际问题

作者简介

[美]兰道尔？门罗 曾在NASA工作制造机器人。2006年成为全职网络漫画家，美国热门科普漫画网站xkcd的创立者。出版作品《What if? 那些古怪又让人忧心的问题》《万物解释者》，均获比尔？盖茨强烈推荐。国际天文学联合会将小行星4942命名为“门罗”。如果“门罗小行星”撞上地球，很可能会导致大灭绝。

内容简介

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，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！ 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。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。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”。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，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。 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15000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，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！ 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。 ★畅销科普书《What if?那些古怪又让人忧心的问题》《万物解释者》作者脑洞新作。一经上市便占据各国图书畅销榜鳌头。 ★如果你喜欢《瑞克和莫蒂》《生活大爆炸》里的超大脑洞和极客幽默，一定不要错过这本“科学怪咖”的新作。作者兰道尔·门罗是全球火爆的“科普网红”和漫画家，他的每本书都会被比尔？盖茨推荐！他曾在NASA制造机器人，还拥有一颗以自己名字命名的小行星。 ★这是一本你绝对没读过的生活自助指南，每一个朴实无华的问题，都有一个离经叛道的答案。用天文望远镜来张自拍？从国际空间站怎么寄快递？如何在家自制泳池？靠几只蝴蝶为你传输文件？门罗用超大脑洞和科学事实，在非对即错的枯燥世界里，为你寻找解决实际问题的第三种可能性。 ★在开怀大笑之余，让你轻松get超多新知，秒变“知识青年”！本书涵盖数学、物理学、天文学、航空航天、人口学、能源学等多门学科知识，还有历史、新闻、名人轶事、专家访谈等趣味内容，每一页都是满满知识点！ ★这不仅是一本科普书，还是一本超好看的爆笑漫画！门罗的招牌式原创漫画贯穿全书，简单却可爱的火柴人们为你演出一场场搞笑短剧，在诙谐的对话、奇妙的场景、大胆的想象中，科学知识不再枯燥无味！