How to:如何不切实际地解决实际问题 第16届文津奖推荐图书

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，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是奇迹疗法。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，但其中的绝大部分都不会缓解伤情。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。
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。他们越是细看“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，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，以及如果你真的去试了，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10000个人是头一回听说的。
正因为如此，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，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10000个幸运儿之一。

如何自拍（用天文望远镜）？

如何给手机充电（用机场的扶梯）？

如何寄快递（从国际空间站）？

如何判断你是不是90后（用碳-14年代测定法）？

如何过河（把河水煮干）……

针对每个人都会在生活中遇到的普通问题，“科学怪咖”兰道尔·门罗用专业、严谨的多学科知识和大出天际的脑洞，一本正经地给出荒谬却有趣的回答，完全刷新你对这个世界的认识。

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。玩转物理、天文、生物、化学、数学各学科知识，轻松接招粉丝们提出的脑洞大开的问题，幽默机智的回答配上xkcd风格的火柴人漫画，让人拍案叫绝！他曾被提名为“雨果奖粉丝艺术家”，已出版作品《What if? 那些古怪又让人忧心的问题》《万物解释者》《How to：如何不切实际地解决实际问题》，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。

前言
01 如何跳得很高
02 如何举办一场泳池派对
03 如何挖一个坑
04 如何弹钢琴（整架钢琴）
   如何听音乐
05 如何紧急着陆
06 如何过河
07 如何搬家
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
10 如何扔东西
11 如何踢足球
12 如何预测天气
   如何去别的地方
13 如何玩鬼抓人游戏
14 如何滑雪
15 如何寄快递
16 如何给你家供电（在地球上）
17 如何给你家供电（在火星上）
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
21 如何自拍
22 如何捕捉无人机
23 如何判断你是不是90后
24 如何赢得选举
25 如何装饰一棵树
   如何修建高速公路
26 如何快速抵达某地
27 如何准时抵达某地
28 如何处理掉这本书
致谢
   如何换灯泡

如何自拍（用天文望远镜）？

如何给手机充电（用机场的扶梯）？

如何寄快递（从国际空间站）？

如何判断你是不是90后（用碳-14年代测定法）？

如何过河（把河水煮干）……

针对每个人都会在生活中遇到的普通问题，“科学怪咖”兰道尔·门罗用专业、严谨的多学科知识和大出天际的脑洞，一本正经地给出荒谬却有趣的回答，完全刷新你对这个世界的认识。

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。玩转物理、天文、生物、化学、数学各学科知识，轻松接招粉丝们提出的脑洞大开的问题，幽默机智的回答配上xkcd风格的火柴人漫画，让人拍案叫绝！他曾被提名为“雨果奖粉丝艺术家”，已出版作品《What if? 那些古怪又让人忧心的问题》《万物解释者》《How to：如何不切实际地解决实际问题》，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。

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。
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。

在你学习知识的时候，这本书会让你开怀大笑……你会忍不住赞叹宇宙的壮阔、复杂，以及人类为了了解它而付出的巨大努力。如果你想得到一些轻松的启迪，不要错过这本书。

——CNET（全球第YI大IT门户网站）

这是一场充满智慧、具有教育意义的测试，“用不寻常的方法解决普通的问题”……门罗的漫画简笔小人是一个意外的艺术收获……除了引人发笑，这本书还成功地实现了一个严肃的目标：让读者思考。

——《出版者周刊》

对逻辑谜题、大脑黑客、改善法、疯狂科学和其他形式的精神刺激的爱好者来说，读这本书是一种享受。

——《科克斯》杂志

门罗创造了另一个有趣的问答系列，在流行文化场景里探索能源、属性和自然现象……这本书用生动的公式幽默地解释了门罗猜想背后的科学原理，一定能让高中生及成年人从中获得乐趣和知识。

——《图书馆杂志》

还是门罗老师一如既往的味道，他会在荒诞的故事设定中给你挖掘出普适而有趣的科学规律。这本书生动地向你展示了，科学家的脑洞能发散到多大！

——超人气科普作家 毕导

兰道尔•门罗是我们的国宝。

——菲尔•普莱，天文学家，TED演讲者，Discovery天文节目主持人