科學視角看銀河護衛隊2

星爵Peter Quill一幫子人再次現身出演銀河護衛隊2。

這是近年來我(原作者昆士蘭科技大學副教授Michael Milford)最喜歡的歡樂電影之一，包含了各種搞笑的人物角色，以及比2014年的第一部還要壯觀的星際景象。

隨著超雞棒的音樂「Awesome Mixtape#2」，Quill(Chris Pratt扮演)的神秘身世徐徐揭開，並結識了諸多新角色。曾經的敵人變為盟友，並且漫畫迷還能發現額外的驚喜。

但影片中的科學現象是怎樣的原理呢？我將會對此進行一定的娛樂向解析，涉及部分劇透，請勇敢地繼續閱讀。

數學錯誤作為搞笑元素

電影利用某些數學錯誤進行搞笑實在是好玩。

電影中某些反派角色並不怎麼聰明，其中一個令人印象深刻的場景就是在爭論豐厚的現金獎勵時，他們搞錯了一些基礎數學——基本的分數和百分數。

其他電影和電視節目中也會利用數學不好這一點作為搞笑元素，William Shatner在星際迷航中挖苦數學就是一個例子。

上述只不過是十分簡單的數學錯誤，影片中還有其他數學和科學。

逃離量子小行星帶

影片中諸多星際飛船追逐戰中，有一次飛船需要穿過量子小行星帶。

小行星到處閃現。Credit: 123RF/TOM DE SPIEGELAERE/MICHAEL MILFORD

在量子小行星帶中，在你穿越過程中，小行星會隨機出現或者消失，因此十分危險(是傳統的可以看到所有小行星的小行星帶的變種)。

所以飛船穿過量子小行星帶的可能性怎樣呢？

小行星帶看起來大部分都是空的。所以不妨假設飛船在小行星帶中每秒突然遇到小行星來個天降正義的幾率是百分之一。

如果飛船需要3分鐘才能穿過這種地帶的話，那就能計算成功穿過的概率了：

成功穿過的概率=(每秒的存活概率)^秒數
=(1-被破壞的概率)^秒數
=(1-0.01)^180
=16.38%。

這已經算是一個不錯的概率了，差不多是六分之一了。不過看影片，並沒有很多飛船成功穿過這一地帶(當然除了我們的主角)。

如果我們知道有多少飛船穿過了這一地帶，我們也能反向推算出每秒的生存率。假設100個飛船中只有主角那1架飛船成功穿過，那麼每秒的生存率為：

每秒生存率=(總共存活率)^(1/秒數)
=(總共存活率)^(1/180)
=(0.01)^(1/180)
=0.9747。

這表明遇到小行星的風險更高——每秒2.53%的幾率被小行星摧毀。

手榴彈炸高高

火箭浣熊(Bradley Cooper配音)在此片中也打爆了不少混球。

其中一項獨特的武器是某種電場地雷，可以把外星人炸上天。

炸飛外星人。Credit: 123RF/BEATA KRAUS, CHASTITY/MICHAEL MILFORD

要把外星人炸到跟30米高的松樹一樣的空中，我們可以計算出爆炸的速度：

2*g*高度變化h=末速度^2-初速度^2，

在最高點的末速度為0，因此：

2*-9.81*30=0-初速度^2
初速度=24.26m/s。

因此要把外星人炸到樹一樣高，地雷推動他們達到的初速度應為約24m/s。

與典型的傳統爆炸相比，這其實是一個非常低的爆炸速度，一般爆炸的傳播速度能達到音速(雖然被爆炸衝擊到的物體不一定能達到音速)。

訪問每一個行星

其中一個角色有個很酷炫的名字叫Ego(Kurt Russell扮演)，花費了好多年拜訪了星系中很多甚至是全部行星。

訪問每個行星。Credit: 123RF/VIKTAR MALYSHCHYTS, VADIM SADOVSKI/MICHAEL MILFORD

可以想像，這並不是一件容易的活。

據最新的研究，銀河系中可能大約有1000億行星。

為了計算出拜訪所有行星需要花費多少時間，必須首先解決著名的旅行商問題。旅行商問題是指計算出遍歷多個地點的最快路徑。

但幸運的是，在該問題中影片中的角色會定期回到自己的基地。因此，假設每次離開基地只訪問一個星球，就能稍微簡化一下計算了。

我們還需要知道銀河系有多大。最好的估計是直徑10萬到18萬光年。因此我們可以假設銀河系是一個直徑14萬光年的圓形。

將問題進一步簡化，假設基地是位於銀河系的中心這一最佳位置。

那麼旅行者就需要進行1000億次往返旅行。

恆星以及伴生行星通常在星系中心分布的最為密集，越靠近外圍越稀疏。我們可以做一個粗略的估計，從基地到行星的平均距離是四分之一個銀河系直徑，即35000光年，所以往返就是7萬光年，那麼總共的旅行路程就是：

總共旅行路程=70000光年*100,000,000,000個行星
=7,000,000,000,000,000光年。

也就是7*10^15光年。據估計宇宙的年齡大約是140億年，因此絕不可能每個星球都訪問一遍。

如果進行進一步的計算的話，會發現即使一趟下來訪問所有的行星所花費的時間也會比宇宙的年齡還長。

所以，即使光速旅行，Ego所謂的訪問全部行星也是不大可能的。(那麼，蟲洞旅行呢)

勇度大展身手

Yondu Udonta(Michael Rooker扮演)是一個很難界定其道德的盜獵者，領導了一群流亡僱傭兵。在原先的守衛者電影中他誘拐了幼年時期的Peter，並將他撫養成人，兩人關係複雜。

勇度擁有近代電影史上最獨特的武器之一，通過吹哨子控制的致命飛箭。在第一部電影中據此大展身手，並在第二部中繼續他的表演。

飛箭射殺敵人。Credit: 123RF/MIK38, CHASTITY/MICHAEL MILFORD

在電影中的一個情形中，他解決掉了一整船的壞傢伙。尚不清楚勇度的箭能飛得多快，但我們可以假設快於汽車慢于飛機，比如傳統的弓箭的275km/h。

一艘大型飛船可能有幾千米長的走廊和眾多分散的房間，所以清場需要的時間為：

清場時間=距離/速度=2km/275kmh=26.3s。

大部分有勇度的打鬥場景都不會超過幾秒鐘，所以這看起來蠻合理的。

結論

銀河護衛隊2很搞笑。向編寫數學錯誤笑話以及其他科學和數學內容的編劇和導演脫帽致敬。

影片中部分場景在數學上是可能發生的，但至少其中某一個比較難。

不過不管怎麼說，電影就是為了博君一樂，而銀河護衛隊2已經做得很好了。

本文譯自 theconversation，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。Michael Milford

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