跟尤達大師學原力發(fā)電

如果要給所有的科幻電影搞個影響力排行，《星球大戰(zhàn)》系列若說它是第二，恐怕就沒誰敢說自己是第一了。隨著續(xù)作《原力覺醒》的上映，各種風光的天體星球，威風霸氣的宇宙戰(zhàn)艦，千奇百怪的外星人物……星戰(zhàn)系列中許多經(jīng)典的形象和場景再次給大家?guī)硪还尚菓?zhàn)熱潮。不過，要在這些經(jīng)典中選一個最經(jīng)典的，無疑還是那個超級重要的，支撐整個星戰(zhàn)系列的，沒有它電影就演不下去的，連標題都要由它組成的東西——原力。

什么，你問為什么不是嗡嗡嗡滿屏幕亂閃的光劍？哦，拜托，沒有原力來啟動的光劍就跟你家里的手電筒差不多，電影中那些無比精彩的光劍大戰(zhàn)本質(zhì)上還是原力的比拼。那沒看過原作的讀者肯定要問了，這個神秘兮兮的“原力”到底是什么？

所謂“原力”，其實是《星球大戰(zhàn)》系列電影中的核心概念，一種被描述成超自然的而又無處不在的神秘力量，是絕地武士（電影中的大部分正派）和西斯（反派）兩方依靠和追求的力量所在。哇！等等，這老神棍一樣的解釋是怎么回事？科普雜志上寫這些東西會不會跑題了？咳咳，不用擔心，本期欄目我們并不去討論原力到底是什么，因為即使是電影中把光劍舞得刷刷轉(zhuǎn)的絕地武士們也沒幾個說得清的，我們要討論的是—既然原力這么厲害，那用它來發(fā)電效果如何呢？

為了解決這個問題，我們需要《星球大戰(zhàn)》系列中最受人愛戴的角色—尤達大師的協(xié)助，因為他老人家不僅掌握原力的本領(lǐng)數(shù)一數(shù)二，而且很好說話并樂于幫助年輕人（反正我們是不敢請黑武士幫忙）。電影中展現(xiàn)尤達大師原力之強大的鏡頭不少，但真正能幫助我們量化研究原力的還是《星球大戰(zhàn)》正傳第一部里，尤達大師將墜入沼澤中的X翼戰(zhàn)機提升起來的那一幕。雖然劇情上尤達大師這么做是為了鍛煉主人公盧克的意志，但在物理學的層面上，這正好是一個將原力這種未知能量轉(zhuǎn)換成我們熟悉的能量—機械能—的過程，這樣就方便我們計算了。

機械能

機械能是日常生活中最常見的一種能量形式，比如你跑步時就是將身體內(nèi)儲存的能量轉(zhuǎn)化成機械能的過程。物理學將其定義為動能與勢能的總和，它的大小與物體的質(zhì)量、所處位置以及運動的速度有關(guān)。

接下來就是物理課考試時間了，問：將一個物體提升到某一高度，所需要的能量等于該物體的質(zhì)量乘以重力加速度，再乘以所提升的高度。那么，電影中尤達大師將X翼戰(zhàn)機提升出沼澤水面需要多少能量呢？咳咳……好吧，看來這不止是一道物理題，還是一道重度星戰(zhàn)發(fā)燒友測試題啊，我們還得考證一些數(shù)據(jù)才行（友情提醒，如果你對一長串的數(shù)字感到頭疼，請直接跳過考證過程看結(jié)果吧）。

《星球大戰(zhàn)》官方給出的X翼戰(zhàn)機數(shù)據(jù)是機身長度為12.5米，但由于制造材料不明，所以機身重量未知，不過估計也不會很輕，否則尤達大師就不會用這個來考驗盧克了。我們假設(shè)X翼戰(zhàn)機的材料和我們現(xiàn)實世界中的F22戰(zhàn)斗機差不多（即密度相同），F(xiàn)22有19米長，空重19700千克，那X翼戰(zhàn)機大概就重達5600千克。

尤達大師將X翼戰(zhàn)機升出水面的高度大約是戰(zhàn)機起落架的高度，這個大約有1.4米。整個提升過程中大師控制得相當平穩(wěn)，耗時約3.5秒。而他們所在的那顆星球—達戈巴行星，電影中設(shè)定的引力大小約為地球的0.9倍，則重力加速度就是0.9g（g為地球的重力加速度，數(shù)值大小約為9.8）。

那么，5600×0.9×9.8×1.4 = 69148.8焦耳

現(xiàn)在答案呼之欲出：尤達大師釋放的原力能量大小為69148.8焦耳（焦耳是能量大小的單位），我們?nèi)≌褪菍⒔?0000焦耳的能量，再用它除以時間3.5秒，得出尤達大師用原力“發(fā)功”的功率為20000瓦。20000瓦有多大呢？大家想一想家里用的電器的功率，電飯煲是500瓦，冰箱是100瓦，電腦是200瓦，最費電的空調(diào)一般為1000瓦……如此看來，若將尤達大師的原力完全轉(zhuǎn)化成電力，就算是你家里的電器全部打開運轉(zhuǎn)，也就大約只用了原力發(fā)出電量的十分之一而已，真是超棒的能源啊，而且綠色無污染！

如果你對尤達大師的原力還是沒什么概念，我們不妨將其與普通的人類比較一下。雖然現(xiàn)實世界中沒有原力（至少目前還沒有發(fā)現(xiàn)），但人類的大腦能通過腦電流來向身體傳遞信號，而腦電流的本質(zhì)是神經(jīng)元產(chǎn)生的離子電流，假設(shè)將這種電流轉(zhuǎn)換成可供電器使用的電流，它與尤達大師的原力發(fā)電相比會有什么結(jié)果呢？那么，接下來就是物理課考試附加題的時間了（再次友情提醒，如果你還沒有接觸過能量、功率這些物理概念，請再次跳過計算過程直接看結(jié)果吧）。

人腦大約有800億個神經(jīng)元，但這些神經(jīng)元并不是全部同時處于工作狀態(tài)的，同一時間內(nèi)只有大約1%，也就是8億個神經(jīng)元處于激活狀態(tài)。當傳遞信號時，一個神經(jīng)元會產(chǎn)生大約0.000000001安培的電流（安培是電流的單位），電壓的變化值大約為0.105伏特（伏特是電壓的單位），根據(jù)功率的大小等于電流值乘以電壓值，計算出8億個神經(jīng)元總共產(chǎn)生電能的功率約為0.084瓦，這就是一般情況下人類腦電流產(chǎn)生功率的大小，與尤達大師那20000瓦的功率相比，小的都可以忽略不計了。

雖然這樣估算下來，尤達大師用原力發(fā)電的效果確實驚人，但原力畢竟只是電影中的概念，我們也只能像做物理考試題一般地幻想一下而已。不過話說回來，尤達大師曾說過“絕地武士把原力用于知識和防御，絕不用于進攻”，不知道發(fā)電算是哪類范疇呢？