用科学的方式打开空想——《空想科学读本》

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你小时候有没有想过，为什么奥特曼双手交叉就能射出光线？那光线的能量来自哪里？

你有没有想过，宇宙飞船之间战斗真的是《星球大战》里那样biu~biu~biu的吗？有没有更加科学合理的战斗方式呢？

你有没有想过，哥斯拉能原子吐息、基多拉能发射激光，这些不科学现象的背后有没有合理的解释呢？

如果你也曾思考过这些不着四六的事，那这本书就是为你准备的。

柳田理科雄，1961年出生于鹿儿岛，曾任明治大学工学部讲师，现在是“空想科学研究所”的主任。
理科雄这名字一听就非常之科学。这个古怪的名字由他父亲所取，理由是未来是科学的时代。据说当年在镇公所登记名字时，工作人员反复对柳田的父亲说“真的要取这个名字吗”。
科学的柳田理科雄，童年却是伴随不科学的特摄剧长大的，其中尤其“奥特曼”系列对他的影响最深。
因此，在《空想科学读本》系列中，奥特曼的出场次数最多，研讨的深度及广度同样时最好的。譬如在《空想科学读本》第一卷里，柳田理科雄就针对初代奥特曼的变身进行了研究：
早田队员只要拿出β魔棒朝天一指，就能变身成身高四十米、体重三万五千吨的奥特曼，但是这变大的能源从哪儿来的呢？

第一种想法：细胞分裂！生物都是靠这个长大的嘛！话虽如此，但我们来算算看……根据日本厚生省的资料，人体生长最旺盛的时候是十二到十三岁那年，一年内可长高7.8厘米，体重增加6.1公斤！但需要消耗的营养大约365公斤。假设我们的早田队员是180厘米、70公斤，那么他就要长高3820厘米，体重大约要增加34999吨983公斤。这样算就大概要209万吨的养分……以牛排来计算就是419万头牛！这……变身一次要花多少钱啊！
这种队员我们宇宙警备队实在养不起，麻烦他哪儿来的回哪儿去吧！

且慢！还没完咧！细胞分裂是要时间的。最快速的细胞分裂，从一分为二要48分钟；要涨到35000吨，以2的等比数列来算约分裂19次，需要15个小时。

那么，这样看来奥特曼的变身其实是早田高举β魔棒大喊一声“变身”，然后立马转身一跃，跳进一大罐装满了419万头牛熬制的营养液培育槽里默默等待细胞分裂……与此同时，分裂中的细胞是非常娇嫩的，绝对伤害不得！因此这15小时内，宇宙警备队唯一的任务就是死守这个培育槽，绝对不能让怪兽打扰半步！”
看电视时没有人会觉得奥特曼变身有何不妥，只把它当作理所应当的变身戏码。但如果用科学的角度来看待这些空想世界，就能得出既荒谬又搞笑的结论。

虽说从本质上讲，对空想世界的科学讨论仍然不会脱离空想世界的范畴，依旧是扯淡而已。可是，这是个扯得多么好的淡啊！

除了对昭和奥特曼们的研究，柳田理科雄对怪兽也一视同仁。

怪兽会飞，这不是什么新鲜事。但不会飞的怪兽大多相似，会飞的怪兽则各有各的飞法。在《空想科学读本》第二卷中，关于合理的飞翔，柳田理科雄自然也进行了一番研究：
像鸟或翼龙一样展翅飞翔的拉顿。像蝴蝶一般拍着翅膀飞行的摩斯拉。就连看上去完全不应该会飞的嘎美拉也能靠喷射火焰飞行。

将这些将这些怪兽的飞行方式和超级英雄们做个比较，会发现一件重要的事。奥特曼超人等超级英雄只不过摆出趴着的姿势，啥都没交代就飞上天了。而怪兽的飞行方式看起来非常符合逻辑原理，两者相比差距真大。恐怕是因为英雄们有想飞就飞的特权，而怪兽要是不讲清楚原理的话，那就不准飞了。这就是配角或反派歧视吧。
然而怪兽们不顾这种歧视待遇，依旧活力十足地飞来飞去。但要是仔细观察，就能发现它们与自然界生物在飞行方法上有着微妙的差异。乍看之下他们的飞行方法很合乎现实，但在科学上真的可行吗？

从乍一看最有说服力的“靠翅膀飞行的怪兽”入手吧。
被选为代表的是拉顿，初次登场于1956年的电影《空中大怪兽拉顿》。论辈分，拉顿和哥斯拉算同辈，比奥特曼基多拉嘎美拉都要老资格。遗憾的是《空中大怪兽拉顿》之后，拉顿便再也没有了属于自己的独立作品，只能混迹于别的怪兽系列，给哥斯拉打打工才能维持生活这样子。

根据官方怪兽图鉴，拉顿的飞行速度是1.5马赫，居然比号称“Blast Processing”的超音速索尼克还要快一点！拉顿单凭超音速飞行就能掀起大树、掀翻大楼。（索尼克这只刺猬的速度是1.2马赫）
可是，单纯靠翅膀飞行的生物真的能飞出这种速度吗？
自然界生物的飞行方式有两种：振翅飞行和滑翔。

用双翼拍打空气以获得对抗重力的浮力和前进的推进力，称为振翅飞行；而像滑翔机一样固定双翼的形状和角度，把来自前方的空气阻力转化为向上的浮力，称为滑翔。小型鸟类、昆虫等靠拍翅膀飞行，而鼯鼠则靠滑翔；大型鸟类在起飞和加速时鼓动翅膀，其他时候则采用滑翔。

毋庸置疑，拉顿的飞行方式参考的是古生物翼龙，但是翼龙除了化石之外啥都没留下，因此除了靠想象之外别无研究他法。根据化石，翼龙翼长7米，体重约15公斤，体型算是很大的，所以我猜它不怎么拍动翅膀，是靠滑翔飞行。
自然界的飞行生物是体型越大越依赖滑翔。从电影中可以看到，拉顿飞行时也不怎么拍动翅膀。可是靠滑翔的力量有可能飞出1.5马赫的超音速吗？
当然，在空想世界里除了滑翔和振翅这两种之外，还有一些无厘头的飞行方式。比如1971年的电影《哥斯拉大战黑多拉》中哥斯拉的这个飞法。

这根本不符合力学，这种飞法怎么可能飞得起来？只会使哥斯拉的身体向后翻转，后脑勺猛击地面。与其这样，还不如让哥斯拉学奥特曼那样跟地面人类点点头，然后“唰”一下直直飞向天空更合理。
鸟类或飞机在飞行时，并不能把来自前方的空气阻力全部转化为浮力。有一部分的空气阻力会产生刹车效果，如果没有对抗它的推进力，就无法保持一定速度。那么没有装备引擎的滑翔机和鸟是拿什么当推进力的呢？

答案是重力。

没有上升气流的时候，这些滑翔的物体只能向下飞。和在斜面运动的物体相同，是沿着空气形成的坡道往下滑。此时重力会分成向下运动的力和把物体压在斜面上的力。后者会与浮力相对抗，前者则会成为成为对抗空气阻力的推进力。

滑翔是不适合高速飞行的方式，大型鸟类和滑翔机的飞行速度都很慢。究其原因，是滑翔必须以部分重力代替推进力，飞行速度绝不可能比自由落体更快。想要滑翔得快，那么物体必须从极高的地方落下才行。

就算忽略空气阻力，想达到1.5马赫的飞行速度，拉顿也必须从13000米的高空滑下来才行。实际计算空气阻力的话，那起始点则必须更高才行。

那么要怎么才能攀上那么高的高空去呢？
老鹰或信天翁等鸟类是乘着上升气流攀升的，可是上升气流只到形成云层的10000米左右，并不存在足以把拉顿带到15000米的气流。即使拉顿想拍翅膀上去，越是高处空气越稀薄，10000米高空的空气密度只有地面的三分之一。因为没有空气可拍，拉顿就算把翅膀拍到死也无济于事。

即便用某种方法爬到那种高度，空气阻力又会产生另一个令人绝望的问题。在大气中滑翔时，重力会使速度加快，空气阻力和速度的平方成正比，所以当重力带来的推进力和空气阻力一样大的时候，速度就不会再增加了。

也就是说，只要是在大气中滑翔，不论是从多高的地方滑下来，速度都是有上限的，而且这个上限还出乎意料地低。（比如不论从多高的地方丢铅球，铅球的时速也不会超过500公里）

根据怪兽图鉴推测，拉顿的翅膀长120米，面积大约3000平方米。空气阻力与翅膀面积成正比，拉顿的体重是15000吨。那么当拉顿攀升到平流层之后迅速向下俯冲，还是有可能达到1.5马赫的。
上面两则讨论只是九牛一毫而已，《空想科学读本》里讨论的内容远远不尽于此，可以说从儿童幻想到科幻巨著无所不包，大到外太空、小到内子宫，无所不聊。
柳田理科雄在作品中挑特摄剧的刺、抬奥特曼的杠、抓哥斯拉的虫、打高达的脸、找魔神Z的茬……不管是多么伟大的作品，他也要去碰一碰，比如在第四卷中他认真研究了关于《魔女宅急便》中琪琪骑扫帚的理论可能。
在第五卷中，他甚至对如何在现实中打出龟派气功这个问题大加探讨。

柳田理科雄虽然找了那么多的茬，用科学把陪伴我们长大的这些英雄都嘲弄了一番，将它们从勉强和科学沾点边的档次揶揄到了荒谬绝伦的层次，从根本上人道毁灭了这些角色的可能性。
可是呢，我却感觉不到他的恶意，甚至与他产生了共鸣，因为柳田理科雄和我们一样深深爱着这些荒诞不经的幻想故事。而且他爱得更加认真，更加深沉。
他对人类的想象力是抱有敬意的，所以才会付出那么多的心血来研究、来纠正它，指出这些幻想的不同逻辑之处。
台湾主持人蔡康永在推荐这套书的时这么说道：
我今天要推荐的是非常不实际的书，叫《空想科学读本》。这本书会让所有从小看到大，热爱这些科幻卡通漫画的人都觉得很好笑，因为里面讲了很多最简单的常识，就能够判断我们从小看到大的这些科幻小说、科幻电影或者科幻卡通里面的角色，他们所做的事情都是不能成立的。

这个作者为什么要写这本书呢？他怀抱着一个鼓励的心态，提醒大家说‘梦想是一种实际的科学’，是一种两者应该要做也给对照，才能够知道说将来梦想应该往什么地方修正，才能够有天真的跟实际的科技搭配在一起。

没错，柳田理科雄创作这本书的真意绝非对人类幻想的攻击，而是爱。
1991年，创作第一本《空想科学读本》的柳田理科雄正处于人生的低谷。彼时，他花费大量心血开办的补习班“天下无敌塾”由于他本人自述的“完全没有经营才能”而陷入僵局。（这个私塾的名字真的很无敌）
经济困难的柳田理科雄在就职于出版社的好友的怂恿下，开始动笔创作《空想科学读本》，这一写就是三十年。
他用打碎幻想的方式激励人们继续幻想，用否定幻想的语句来肯定幻想的价值。诚然，从科学的角度看，哥斯拉也好、奥特曼也好，都是不可能存在的空想事物。但这并不妨碍它们在观众心中的魅力与生命力。

无论在什么时代，人们脑海中总会有各种各样不切实际的幻想。

藤子不二雄幻想着往头上插根竹蜻蜓就飞、圆谷英二幻想着有以核废料为食的生物、富野由悠季幻想着有吸收电波的粒子，这些在科学上都是很轻易就被推翻的空想，但它们真的只能停留于空想吗？

柳田理科雄认为非也。
1891年，德国人奥托李林塔尔用滑翔机飞了起来，那是人类第一次离开地表。
1903年，威尔伯莱特和奥维尔莱特发动飞机上了天。。
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李林塔尔在试飞中送了命，而莱特兄弟则必须趴在操纵席上，冒着生命危险控制升降舵和方向舵。他们的滑翔机和飞机都称不上是能在空中自由翱翔的翅膀。但是人类有因为受了打击就放弃飞向l蓝天的梦吗？
不，人类的梦想和欲望没有那么脆弱，更没有那么浅薄。
自从莱特兄弟第一次飞行之后，才过了11年人类就开始使用飞机运送旅客了。之后又过了27年就发明了喷射机。又过了6年，人类就突破了音速之壁。之后又等了8年，阿姆斯特朗便抵达月球。
从李林塔尔离开地面起，人类只花了78年就成功降落在另一个天体上。
柳田理科雄说“恐怕李林塔尔做梦都没想到人类能飞到月球去吧”。
荒诞无稽的幻想是科学的土壤，付诸实践的梦想会提供科学以能量，而科学反过来又为人类的幻想拓展疆界。
空想与科学，这二者互斥又互助，一面否定着对方，另一面又肯定着对方。这个反复争斗的矛盾过程的结果是什么呢？
不就是全国各地的机核用户坐着飞机参加核聚变吗？

奥托李林塔尔，他，梦到过月亮吗？

这就是《空想科学读本》的意义。