使用真实物理的10个离谱的卡通瞬间

有好几次，闪电侠的手都颤抖了分子利用他的超能力，然后穿过了一个看似坚固的物体。这是怎么回事?这是量子隧穿理论的一个不太可能的推论。

量子隧穿是指非常小的粒子，通常是电子，能够通过非常薄的不可通过的材料层。这取决于量子力学，即粒子在非常小的尺度上的行为方式。具体来说，它取决于粒子/波的二象性——在量子尺度上，粒子同时表现出粒子和波的特性。要确定一个粒子的确切位置是不可能的——相反，一个粒子以概率云的形式存在。当一个粒子撞到一个薄的势垒时，这个粒子存在于势垒另一边的概率很小。撞击足够多的粒子，其中一些在测量时实际上会在另一边。尽管名字如此，但它们实际上并没有穿过屏障。他们只是出现在另一边。这不仅仅是理论上的——电子隧道显微镜可以测量穿过薄材料的电子数量，从而获得令人难以置信的精确图像。

18新利最新登入这对闪电侠有什么作用?量子在宏观尺度上行不通。也就是说，整个物体不可能通过砖墙形成量子隧道。据推测，闪电侠正在振动他的分子，让每个分子有很多很多机会出现在墙的另一边。虽然这个概念是现实的，但实际上，一个大物体不可能通过墙那么厚的东西形成量子隧道。

在“万恶之路”一集中，“飞出个未来”这伙人试图寻找美好啤酒．在他们的搜索中，他们发现了圣保利排斥原则女孩啤酒。这是对德国酿造的St. Pauli Girl啤酒的参考，可能最广为人知的标志是一个穿着传统服装的金发女人。

更重要的是，它指的是泡利不相容原理这是物理学家沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli，他是奥地利人，不是德国人)在1925年首次提出的量子物理定律。这个原理解释了粒子具有某种自旋(量子粒子的固有属性)的粒子永远无法占据相同的量子态。

虽然量子态和粒子自旋的本质很难掌握，但不相容原理的结果很容易看到。没有它，我们就不会有不同性质的不同元素，比如氧、铜、钚、氢、碳或周期表上的任何其他元素。没有元素，宇宙中就不会有很多东西。这是因为泡利不相容原理迫使电子进入原子核周围不同的能级或壳层。这些不同的电子能级赋予了元素不同的性质，并允许它们相互作用，形成新的元素和化学反应。谢谢，圣保利排斥原则女孩!

当瓦力需要匆忙离开一个自毁逃生舱时，他会用灭火器作为推进系统，飞向安全地带。瓦力依据的是牛顿第三运动定律，即“每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力”。更准确地说，所有的力都来自两个物体之间的相互作用，当两个物体相互作用时，它们对彼此施加了等量的力，力的作用方向相反。球棒对棒球施力，而棒球对球棒施力相等，但方向相反。你在运动中看到的差异是由于牛顿第二运动定律(a=F/m，通常表示为F=ma)，该定律表明，质量大的物体加速度没有那么大。18新利最新登入当你把网球从砖墙上弹起时，砖墙确实会加速，但如果你把它的质量代入第二定律方程，加速度就会小到你都注意不到。

在瓦力的例子中，这两个物体是瓦力自己(包括他紧紧抓着的灭火器)和灭火器内的压缩气体。当他启动灭火器时，气体以一定的力量喷射出来。等量的力将瓦力推向相反的方向。

这合理吗?虽然灭火器所含气体的数量和承受的压力差异很大，但一个大型灭火器可以推动瓦力以令人印象深刻的速度前进，这绝对是合理的，尤其是考虑到瓦力的质量很低。18新利最新登入

在“已故的菲利普·j·弗莱”一集中，弗莱和朋友们穿越到数十亿年的未来，见证了地球的终结宇宙所有的恒星和星系都在爆炸，消失得无影无踪。这大致符合宇宙终结的一个理论，在这个理论中，所有的物质和能量都均匀地分散开来，不再与自身相互作用，形成一种被称为“热死”的停滞状态。法恩斯沃斯教授的随口一句“这是最后一个正在衰变的质子”有点可疑——在最常见的物理模型中，质子是不会衰变的。

然而，宇宙的末日并不是我们角色的末日。18新利最新登入他们见证了一个新的大爆炸和一个新宇宙的诞生，这与旧宇宙完全相同(甚至里拉在旧宇宙的同一家餐厅里等着长期迟到的弗雷)。而概念的大爆炸在一般意义上是准确的，但《飞出个未来》并没有准确地描绘它。宇宙大爆炸不是太空中的爆炸;这是一次太空爆炸。在大爆炸中，空间本身是从无限小的点开始膨胀的。除非你在宇宙之外，否则你无法从外部位置见证大爆炸(因为他们最终回到了家，我们知道弗雷、法恩斯沃斯和本德仍然在宇宙中)。

在一些宇宙学模型中，宇宙的反复死亡和重生在概念上是准确的，尽管它可能通过许多不同的机制发生。最常见的情况是，宇宙会收缩到某一点，而不是经历热死。这个点(一个奇点)最终会经历另一次大爆炸，并重新启动这个过程。

经典的40年代超人弗莱舍工作室的动画片奠定了Supes的流行文化超级明星地位。“看!在天上!”超人与物理定律作斗争的一个很好的例子是一集亿元有限公司在这部电影中，他必须拦下一列失控的火车，火车上满载着有史以来最大的一批黄金。火车在斜坡上倾斜，超人抓住最后一节车厢，把它拉回了山上。这是斜面的漂亮插图。

当你推一个物体或表面(包括站在地上)时，一个叫做法向力的力会产生相反的等量的力。这实际上是由原子的微观压缩所产生的力，是它使固体成为固体。重要的是法向力总是垂直于曲面。

对于斜面，就像火车滚动的斜坡，火车在斜坡上向下推(由于重力)，法向力向后推等量。这些力量是平衡的。18新利最新登入然而，重力把火车拉得笔直向下，而不是垂直于表面，所以重力的某个分量平行于斜率，把火车拉下坡。如果我们测量斜坡的角度并知道火车的重量，就可以计算出这个力的确切量。计算公式为F = mg*sin Ɵ。

有两样东西可以抵消向下的力——摩擦力和超人。计算出他需要多大的力才能把火车拉到山上是很18新利最新登入复杂的，超出了我们的范围(这里涉及到不同种类的摩擦，我们不知道火车车厢有多重，等等)。有一件事是肯定的:当叙述者说超人“比火车头更强大”时，他不是在开玩笑。

在《辛普森一家》的经典一集“深空荷马”中，荷马登上了太空飞船航天飞机．在轨道上，荷马体验了真实的失重状态。虽然荷马的飞行(以及他的薯片和蚂蚁霸主的飞行)是准确的，但你关于荷马和真正的宇航员为什么在轨道上失重的想法可能并不准确。

你离地球越远，重力对你的影响就越小。18新利最新登入然而，在地球轨道上，重力的减少是最小的，大约减少了10%。所以，没有重力并不能解释宇航员和荷马漂浮在空中，看起来是失重的。

那么是什么让荷马浮起来的呢?自由落体。当你在地球上时，你永远不会直接感受到重力。它是一种在远处起作用的力，是不可能感觉到的。你只能感受到接触力，比如躲避球击中你的肩膀，或者地面顶着你的脚(我们已经知道这被称为法向力)。如果你能以某种方式消除所有的接触力18新利最新登入，你就会有一种失重的感觉，尽管你的实际重量和作用在你身上的实际引力保持不变。你可以在一个过山车随着它的急剧上升。在轨道飞行器中，宇航员就好像不断地从过山车的顶部往上爬。它们在下落，但航天飞机也在远离它们，在地球周围不断地自由落体。由于没有接触力，它们感受不到自身的重量。他们感觉(和看起来)失重。

在“科学中的职业生涯”这一集中，巨人1号是一个巨大的空间站它有过好日子。它被描述为具有地球同步轨道，尽管尚不清楚它是否也是地球静止轨道。地球同步轨道意味着卫星的轨道周期与地球相同。因此，卫星将在每天的同一时间穿过天空中的同一点(相对于地球上的观测者)。这并不意味着它看起来会停留在天空中完全相同的位置，因为卫星可能会以偏离赤道的倾斜轨道运行。用另一种方式解释:当地球旋转时，地面上的静止观察者正从西向东移动，而卫星可能以某种南北向的角度移动(不一定是正上方)。由于轨道周期相同，卫星每天在同一时间“遇到”天空中的同一点。

一个同步轨道是一种特殊情况，在这种情况下，卫星沿赤道轨道运行，使其在天空中保持相同的相对位置。这个概念被广泛认为是科幻小说作家阿瑟·c·克拉克提出的。

在实践中，地球同步轨道或地球静止轨道上的卫星(或空间站)需要定期使用推进器来保持自身在正确的轨道上。剧透警告:这可能解释了为什么严重年久失修的“巨人1号”(Gargantua-1)遇到了可能与尿液有关的问题，最终脱离轨道并坠毁。

我们最喜欢的困惑雪人奥拉夫(Olaf)经历了很多物理过程，他在迪士尼的《冰雪奇缘》(Frozen)中摔倒、翻滚、滑动、撞到各种东西。

虽然奥拉夫是由雪在美国，他大多被视为一个固体。当奥拉夫从悬崖上掉下来时，他首先感受到重力的加速度。地球引力加速奥拉夫向地球移动。我们可以用牛顿第二定律计算，a=F/m。由于奥拉夫是由雪制成的，所以它的密度可能不是很大，所以你可能会认为它不会像由固态冰制成的那样加速。18新利最新登入然而，所有自由落体的物体都以相同的速度加速，不管它们的质量如何。但在某一时刻，他会达到最终速度，在这一点上，施加在他身上的空气阻力等于重力加速度，他不再加速。这是一个重要的物理概念，因为终端速度并不取决于奥拉夫的质量，而是取决于他的形状。更开放或展开的形状产生更大的阻力，导致较低的终端速度。这就是降落伞起作用的原因——它不会让跳伞者变轻，只会增加阻力。

当奥拉夫撞到悬崖底部的地面时，他经历了减速(这是一种加速度)。一个活生生的雪人真的能在这样的坠落中幸存吗?奥拉夫很幸运，地上有一层厚厚的雪。这意味着与着陆在固体上相比，他的减速分散在额外的几分之一秒内混凝土．这就完全不同了，因为把施加给奥拉夫的力分散在更长的时间内，可以减少对他造成的伤害，就像你车里的安全气囊在撞车时减缓你身体的减速一样。

为了挫败一群骗子，不可思议先生在他们超速行驶的汽车前放下了一根树干。汽车嘎吱嘎吱地停了下来，但坏人继续前进，直到撞到仪表盘和挡风玻璃上，失去了行动能力。这就是牛顿第一定律的作用。它说的是，一个物体会继续做它已经在做的事情，直到有某种力让它做别的事情。你可能听过这样的说法:“静止的物体倾向于保持静止;运动中的物体倾向于保持运动"或者只是惯性定律。

这个定律乍一看似乎是违反直觉的，因为在地球上，有一堆看不见的力一直作用在物体上，使它们似乎违反了牛顿第一定律。如果你扔一个球，它不应该一直飞下去吗?在太空中会，但在地球上，球在穿过空气时由于摩擦而变慢，最终重力使它落在地上(在那里，更多的摩擦使它停下来)。

以车里的人为例，他们在座椅靠背的正常力的推动下向前移动。当超人先生让汽车突然停下来时，骗子们继续向前行驶，这是根据牛顿第一定律。18新利最新登入然而，并不是空气阻力或重力使它们减速，而是它们前面的固体物体——仪表盘和挡风玻璃．这些物体对坏人施加了一种力，使他们停止移动(就像汽车的情况一样，突然减速会造成一些物理伤害)。

《玩具总动员3》中的这个场景是对经典的《碟中谍》天花板掉下来的恶搞。在这个场景中，胡迪挂在一个树，被他的拉绳抓住了。然后绳子缩回，激活他内置的录音。这里的物理原理相当简单——我们要测量作用在胡迪身上的合力，看看它是如何移动的，是否会移动。18新利最新登入

一开始，伍迪在下落，由于重力的作用，伍迪向地面加速。绳子被挂在树上，所以现在有一个力来抵消重力:字符串把胡迪拉上来。在一秒钟内，拉力与重力相等，所以伍迪一动不动。作用在他身上的合力是平衡的。

然后伍迪体内的某种机制启动了，大概是一个弹簧把绳子缠绕在他体内。弹簧对弦施加额外的拉力(我们可以把弹簧当作Woody的一部分，以确定哪些力作用在哪些物体上)。拉力的增加超过了重力，所以伍迪开始向上加速。18新利最新登入然而，他停止加速，然后以恒定的速度向上移动，这意味着力又平衡了。显然，弹簧一开始就有一点额外的力量，让胡迪动起来。