极客物理学[美]瑞特·阿莱恩（Rhett Allain）

　　学者也许会无休无止地讨论“极客”（geek）和“书虫”（nerd）这两个词之间的差别。于我而言，两者并没有什么区别。这两个光荣的头衔都是用来褒奖一群致力于某一个特殊领域并为自己感到骄傲的男人和女人的。一个极客或许对吞噬一头奶牛尸体的所有不同类型的昆虫很有研究。也许一个书虫能辨认出绝地武士 使用的各种不同类型的光剑。极客可以构建出一流的东西，在他笔下，一桩桩事情都妙趣横生。他们中有些人又和我如出一辙：喜欢把东西统统拆开，来弄明白里面的部件如何运作，但回过头来又不一定能装回去。

　　我认为极客和书虫已经不再是与什么消极事物相联系的标签了。无论谁都很喜欢别人以极客来称呼自己。极客实在是太酷了，如果看过《生活大爆炸 》或者《流言终结者》这样流行的电视节目你必定能领悟。事实上，在我们内心深处，都至少藏着这么一棵极客、书虫的萌芽，这种存在对我们自身意义非凡。

　　那我又是什么人？我也是极客吗？当然。在我还很小的时候，我就对极客类的东西很颇感兴趣了：宇宙空间、漫画读物和科幻小说。我也自己动手制作过一些东西，在青少年时期我完成了一个早期项目：一个小型的电子设备，由两节光电池和一个马达组成，用来记录下光束的运动的轨迹。那时，这件小东西我喜欢极了。此后，我继续学习物理，最终成为了东南路易斯安娜大学的一名教员。然而对于那些过去玩过的极客类的东西，我的喜爱自然丝毫不减半分。在这个世界上，还有什么能比把我学到的物理知识和极客文化结合起来的乐趣能让我更感到愉快？或许只有一罐花生黄油或一个果酱三明治吧，不过这也只是可能罢了。

　　所以，我做的就是这个事情。我用两个基本思路来观察周遭的世界。第一，基本的物理概念，比如：动量定理，动能定理，或者电与磁之间的关系（我们把这种关系叫做麦克斯韦方程）。但这个并不是我在分析真实和虚拟现象时所用到的全部手段。我还用到第二个——构建模型。模型是什吗？难道就是我在孩提时代玩过的汽车模型玩具吗？没错！模型是任何一件用来代表其他物体的物体。万有引力定律引出的数学公式诠释了两个物体的质量和相互吸引力之间的关系。我们也可以构建一个从来没人做过的模型。在一个国家里，一条推特 消息的传播速度能有多快？只要找到相关数据并找到一个能清楚解释这种现象的的数学表达式，就算完成这个模型了。通过解决这些问题，一个模型就成功建好了。模型也许千变万化很复杂，但创建模型的这个思路本身很直截明了。

　　为什么有人会浪费时间在阅读星球大战电影里的物理学？为什么有人会关注咕噜 需要吃多少鱼才可以保持它的体温？如果我能精确计算出冰一罐啤酒要用多少冰，我实际会不多不少地用那么多冰吗？难道我没有别的更重要的事情要做吗？那么，到底什么才算“浪费时间”？看电影算浪费时间吗？阅读和绘画又算什么呢？一个人觉得多此一举、浪费生命的活动也许正是另外一个人觉得对自己大有裨益的事情。

　　对所有不现实的事物加以分析，难道全无半点用处吗？我们来打个比方吧，以 “愤怒的小鸟”这个流行的视频游戏为例。就我自己而言，我很喜欢这个游戏，但它带给我最大的愉悦是能让我尝试着寻找其中的秘诀在哪里：小鸟在地球上也是这样飞翔的吗？又有什么特殊的物理法则蕴藏在这个游戏里？我分析这个游戏运作的方式和我在现实世界里面搞的物理研究大同小异。在研究这款电脑游戏上使用到的方法和工具时，我也会在研究物理的其他领域里一样使用到。使用物理知识来分析视频游戏和模拟攀岩很相似。在攀岩壁的过程中你学到了攀岩的技巧，但爬到顶并不会得到什么。不过，要是你下一次真的去爬山，你就会很自然地使用到那些在模拟攀岩过程中学到的攀爬技巧，唯一不同的是，现在你可以爬到一座真正的山巅。因此，为刚才打的那个比方下个结论：真正的物理研究和真正的爬山一样，分析愤怒的小鸟里的物理就像模拟攀岩。

　　接下来，让我们步入正题。我将分享一些我最喜欢的构想给你们。所有的这些构想都体现了物理学和极客文化的融合，因此本书命名为《极客物理》。

　　瑞特·阿莱恩（ Rhett Allain），是路易斯安那州大学的一名物理学教授，《连线》科学版流行网站物理学博主。他有自己的独到诀窍，运用趣味十足且具有教育意义的方式来解释一些东西。他还著有国家地理书籍《愤怒的小鸟之愤怒的力量：世界风靡游戏中的物理学》。

第一章 真实的物理

失重到底是什么？/ 002

两车相撞和开车撞墙，谁的破坏力更大？/ 011

为什么冰雹那么可怕？/ 016

浮在水中的小球怎么称重？/ 020

π会出现在与圆无关的场合吗？/ 025

世界人口增长，会把月球拉近地球吗？/ 029

为什么镜子成像是左右颠倒，而非上下？/ 032

第二章 超级英雄

绿巨人浩克跳起来会砸坏路面吗？/ 036

雷神的锤子真能带他飞吗？/ 043

如何计算美国队长的盾有多重？ / 050

超人可以一拳把人打飞到太空里去吗？ / 054

第三章 真实世界的物理

你需要用多少冰来冷却你的啤酒？ / 063

一栋房子能产生死亡射线吗？/ 067

一把扫帚如何做到直立不倒？/ 070

车坠入湖，亚当的自救方式会不会反倒断送了自己的性命？/ 073

造一架人力直升机难吗？/ 077

移动一辆车要多少水？/ 084

第四章 星球大战

光剑的能源源自何处？/ 089

飞船越大，推进器就越大吗？/ 095

如果R2-D2能飞翔，他的重量是多少？/ 099

爆能枪的速度有多快？/ 104

汉先发制人了吗？他能否后开枪？ / 112

第五章 技术

光按键可以为手机充电吗？ / 116

推特波能赶上地震波的速度吗？/ 121

愤怒的小鸟TM里的物理有多真实？/ 126

iPad代替纸质飞行手册，能替航空公司节约多少成本？ / 139

第六章 体育运动与物理

跳水究竟有多难？/ 146

人能拉动卡车吗？ / 149

8.9m的跳远世界纪录受重力和空气影响有多大？/ 154

能用线性回归来解释跳远世界纪录吗？/ 159

十项全能如何统一计分标准？/ 163

为什么游得越快越难？ / 168

对于公路自行车赛而言，最陡的斜坡是多少度？ / 171

第七章 真实的空间

宇宙飞船和潜水艇之间的区别在哪里？ / 176

把额外的糖果送入太空，需要多少能量？/ 180

用自动转移飞行器来建造死星并提供补给，可行吗？/ 185

第八章 疯狂的推算

冰激凌可以冷到一点食物热量都没有吗？/ 190

多少张纸币叠在一起能从地球叠到月球上去？/ 193

把火鸡从空中丢下去，能把火鸡烤熟吗？/ 197

你能按比例造出一个死星的乐高模型吗？/ 201

裹多少气泡垫从六楼跳下去才不会摔死？/ 205

香蕉真的可以发电吗？/ 210

你愿意和一只像马那么大的鸭子打架吗？/ 214

第九章 科幻巨制

你能开车撞开多少个僵尸？ / 218

为什么我们不能获得真正的飞行滑板？ / 224

如何给一个穿越时空的德劳瑞恩充电？ / 228

咕噜如何在黑暗中看见东西？它吃什么？/ 231

第十章 这会是真的吗？

人类能够像鸟儿一样用翅膀飞行吗？ / 243

阿诺·施瓦辛格到底是什么做的？ / 246

人的下落速度能比音速快吗？ / 252

　　你是否幻想过人能够借助翅膀像鸟一般翱翔？你是否想过你能驱车甩掉多少只僵尸？或者用平板电脑代替纸质安全手册是否就能为飞机节约燃油？超人真的可以将人一拳打到太空里吗？

　　每一章节内含插图、所用到的物理基本方程和简单易读的图标图解，内容不仅囊括了阿莱恩博客中像光之剑，麦当劳外卖车道这样的更受欢迎的主题部分，还以更简略的技术性方法运用这些问题来教授基本的物理概念。在这本书中，他发现了掩藏在家庭电影、电视节目、电子游戏、病毒视频，新闻网站和走马观花的读者这一系列背后的有趣问题，并从物理角度，简单给出了极好的答案。怪客物理学并不只是针对怪才们，对于热爱通俗文化和流行科技的人们，它也同样适合。

　　在我们观看《愤怒的小鸟》大电影的时候，一定会惊叹各位小鸟的“杀伤力”吧！如果我们用物理的专业知识来衡量，它们是不是真的具有那么大的威力，亦或是到底它们的体形有多大？我们这本《极客物理》就是为了帮助喜欢提问的朋友们解决这些有趣的问题。

　　当我翻开《极客物理》这本书的时候，对于“极客”这个词很疑惑，于是百度了一下——“极客”英文原名Geek，主要指对科学（包括但不限于数学物理、化学、生物、天文、IT）抱有狂热爱好的某一类人。这个也是作者的自我解嘲，他在自己的博客上陆续发表了很多脑洞大开的问题和研究，比如：“绿巨人浩克跳起来会砸坏路面吗？”“为什么镜子成像是左右颠倒，而非上下？”“多少张纸币叠在一起能从地球叠到月球上去？”……这些看似荒诞的问题，作者都能用物理学的知识给予一个答复，让阅读中的我大开眼界，就连超级英雄——绿巨人、雷神、美国队长、超人这样家喻户晓的人物都在作者的探讨和研究的范围之内。

　　《极客物理》是一本你可以随手翻开，找到一个你感兴趣的话题进行阅读的有趣科普。它将科学融入科幻、生活、竞技比赛等领域，让你带着强烈的好奇心去翻看每一个小知识。

　　对于作者这样一个物理“极客”来说，每一个话题都值得探讨，值得用科学的态度和专业的知识去探讨和评价它，而我们，这些阅读者，也跟着他成为一名物理“极客”，去热爱这个五彩缤纷、充满未知的世界。