科学娱乐向，银河护卫队2里面的数学

上官123 · 发表于: 2017-5-30 23:35:00

源自：IT之家

　　星爵Peter Jason Quill可能是整个漫威电影宇宙里面最不像英雄的一位英雄，不过这并不妨碍银河护卫队成为一部还不错的电影。而第二部的星爵的义父的牺牲，也让这部成为了目前为止漫威电影宇宙里面最大的催泪弹。
　　不过看电影的自然除了有小编这种啥都不懂的小白以外，也成功的吸引了昆士兰科技大学副教授ichael Milford。作为一个严谨的科学家，我们的副教授决定从科学的角度解析一下《银河护卫队2》的数学元素。
　　好吧，我们的副教授ichael Milford和柳田理科雄（香蕉漂还记得吗？）应该有的一拼，因为除了科学解说银河护卫队2以外，他还通过科学角度分析过异形装玻璃到底需要多少力量、加勒比海盗断头台的转速是否能让杰克船长活下来什么的。
　　本文涉及一小部分剧透，如果你还没有看过这部电影的话，其实也没有影响……

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　　主角的运气一般都很好
　　逃离小行星带这种场景，在科幻电影中应该并不算少见。
　　但是穿越这种量子小行星带，着实难度不小。由于量子小行星带中，小行星会随机出现或者消失，所以穿越的过程中除了拥有出色的驾驶技巧以外，还需要充足的运气成分。

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　　所以安全穿越量子小行星带的可能性到底有多少呢？
　　由于电影中的小行星带看起来大部分是空着的。所以我们假设小行星带中每秒来个天降正义的概率是百分之一。
　　如果穿越小行星带需要3分钟的话，那么就可以计算出概率：
　　将近六分之一的生存概率，还是非常不错的。
　　不过根据电影，数百架飞船追击我们的主角依然全军覆没来看。我们假设有100架飞船中，仅有主角的飞船的成功穿越来计算每秒生存率：
　　这表示遇到小行星的概率风险还是非常高的，每秒有2.53%的概率撞上。
　　好吧，其实我们不能忘记算一点，就是主角的存活概率一向是100%的。所以以上的结果，准确来说是那些炮灰的生存率。
　　炮灰表示：

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　　手榴弹蹦蹦床
　　而火箭的创造力也是贡献了不少的笑点。比如在森林内用电磁或者电场地雷，将掠夺者的人炸上天（用这招上楼不错）。
　　可怜这些“坏人”被炸飞了近30米的高度，当个坏人不容易啊！

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　　不过需要把他们炸飞高达将近30米，我们可以计算出地雷爆炸的速度：
　　由于在最高点时的速度为0，所以可以得到：
　　也就是说把坏人炸到30米，至少能够推动坏人初始速度超过24m/s。
　　和传统的爆炸相比，这个爆炸本身的速度还是慢了点的。毕竟一般的爆炸传播速度可以达到音速，不过那就不一定能够冲击物体达到音速了。
　　啥，你问我这个爆炸本身的威力有多少？

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　　星际旅行，到处约炮
　　这就是我们主角的父亲──伊戈。花费了好多年拜访星系中的很多，甚至全部的行星。然后约炮……幸好这个缺点没有遗传给我们的主角。

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　　不过访问这么多行星可不是一件容易的事情。
　　根据《天体物理学》杂志的最新研究结果，整个银河系大约有1000亿个行星。
　　为了能够计算出拜访全部的行星需要多少时间，我们先要解决旅行推销员问题（英语：Travelling salesman problem，TSP）。
　　引用：旅行商问题（TravelingSalesmanProblem，TSP）是一个经典的组合优化问题。经典的TSP可以描述为：一个商品推销员要去若干个城市推销商品，该推销员从一个城市出发，需要经过所有城市后，回到出发地。应如何选择行进路线，以使总的行程最短。
　　不过伊戈每隔段时间就会回到自己的星球。我们不妨假设伊戈每次只访问一个行星，就返回自己的星球。这样小编就可以偷懒了……

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　　首选我们要知道银河系的尺寸，依然是《天体物理学》杂志的数据，大概是10万到18万光年。好，我们假设银河系是一个半径为7万光年的圆。
　　我们继续偷懒一下，简化问题。假设伊戈的行星处在最合适的位置，银河系的圆心上。
　　那么我们可以得到，伊戈需要至少1000亿次的往返才可以。
　　而恒星和行星一般在星系的中心的最密集，然后向外逐渐稀疏变少。粗略的估计的话，从伊戈自己的星球达到其他行星的平均距离是银河系直径四分之一，大概3.5万光年。所以一个往返就是7万光年。
　　简单的计算一下：
　　简单来说，如果伊戈以光速前进，那么访问全部的行星至少需要7万亿光年。而目前估算宇宙只有140亿岁左右。
　　好吧，既然按照光速不行，伊戈或许还有别的办法，比如虫洞旅行，星际迁跃什么的。不过这些……

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　　勇度的箭
　　我们主角义父的武器，通过吹口哨控制的致命飞箭。可能是整个漫威宇宙电影里面最有趣和独特的武器。
　　而有一个场景，就是勇度用箭，击杀了整艘飞船的坏人。

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　　我们暂时不清楚箭的时速。但是我们可以继续偷懒，暂定速度快于普通的汽车，但是慢于飞机。按照传统的弓箭速度275km/h来计算。
　　由于整艘飞船我们也有没有其他的数据，所以暂定有几千米长的走廊和数十个分散的房间。
　　所以，勇度想要清场所需要时间：
　　根据电影的镜头来看，还是蛮合理的。
　　好吧，毕竟电影并不可能真的考虑如此之多的细节。只要让观众觉得合理就足够的，不然牛顿的棺材板有多少层也不够用，对吧。

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