當超級英雄遇到物理學會發生什么？

1935年，美國DC漫畫公司成立，3年后在自己出版的雜志《動作漫畫》上創造出一個穿著藍色緊身衣、披著紅披風的人。他就是超人——Superman，世界上第一位超級英雄。緊接著，DC又創造出了另一位超級英雄——蝙蝠俠。隨后在1939年，另一家漫畫巨頭——漫威漫畫公司也在一片驚嘆聲中成立，并首次亮相它的作品：人類與魚類的結合體“海王子納摩”和科學實驗英雄“火焰人”，然后就是著名的超級英雄之一 ——美國隊長。

當時，第一臺可編程計算機才剛剛發明出來，人類還不知道DNA的結構，而手機這種現在隨身攜帶的交流工具，仍然有幾十年的光景才會出現。但自那時起，科學技術似乎開始逐漸趕上了漫畫故事里的技術，那么，是不是漫畫中所有的超能力都已經掌握在人類的手中了呢？

接下來，我們要探索關于超級英雄的科學，并找出其中的物理定律。探究我們最喜歡的超級英雄人物，到底能不能“真正地”使用他們的超能力。

蝙蝠俠并不是超人類，并非刀槍不入，他依靠的是艱苦訓練而得來的力量和智慧，以及更重要的高科技武器裝備。今天，我們其實已經掌握了許多類似于蝙蝠俠的裝備。

以他的摩托車為例，摩托車是蝙蝠俠的重要工具，它有一個隱身模式，使它可以從人們的視野中消失。相比之下，英國航天航空系統公司已經開發一種被稱為自適應偽裝的材料制作而成的“隱身斗篷”，按一下按鈕就能讓“身披斗篷”的坦克從夜視鏡中消失，即使熱尋導彈的傳感器也發現不了坦克的存在。

這種“隱形斗篷”的高科技材料由一種六邊形金屬板組成，金屬板的溫度能夠快速變化。一輛小型坦克大概需要1000塊這種六邊形金屬板，每塊邊長14厘米。當坦克中系統掃描設備“讀取”附近的建筑和地形時，會復制出它們的熱量圖。坦克身披的斗篷會模仿這些熱量，由此制造出與環境融為一體的紅外影像，迷惑敵方偵察設備。該系統還可以模擬汽車、奶牛等物體的外表。

漫畫故事里蝙蝠俠的盔甲來自于韋恩公司應用科技部門研制的“高級單兵生存服”，能夠抵擋利刃和子彈的正面攻擊。現實中，一種我們廣泛用于軍事和高科技運動產品的合成材料——凱芙拉合成纖維制成的防彈背心，能保護軍事和執法人員的生命。當一顆子彈打在背心上，高速的子彈試圖穿過纖維層，但事實上，它并不能把纖維推開，因為這種合成纖維緊密編織在一起，纖維會通過小幅度的拉伸吸收子彈的能量，將子彈卡在背心里面。

此外，美國空軍為突擊士兵研制出了叫做“戰場空中引導人工協助認知”（Battlefield Air Targeting Man-Aided Knowledge）的裝備，簡稱正好是BATMAN（蝙蝠俠）。蝙蝠俠裝備可以幫助士兵減輕負擔,使行動更加靈活。士兵的胸口附近有個微型電腦，可以告訴士兵所在的位置, 并能提供行動戰略指引。如果裝備沒電了，那么士兵可拿出裝在腰帶上“蝙蝠鉤”，把它甩到電力線上，就能獲得電能。這種創新的可穿戴設備使得士兵更像蝙蝠俠了。

超人出生在氪星，該星球的引力比地球大，導致的結果是超人的骨骼和肌肉在遺傳上就能承受更大的引力。

舉個例子，當宇航員們去到月球上，他們可以用很小的力氣舉起重物，或者很輕松就能跳躍好幾米高。這種情況也就是超人在地球上的生活經歷。地球對他來說，是一個相對低的引力環境，與我們在月球上的情景應該是一樣的。

然而，我們知道，太空旅行會對人體造成了損害。宇航員經常會遭受血流量問題，因為長期以來，人體的血液循環系統已經適應了地球的重力環境，以地球引力為“血泵”，促進血液正常循環。太空的引力比地球上要低，因此，血流量輸出在太空中也會減少。此外，由于肌肉和骨骼未得到充分利用，它們將會退化萎縮。

即使超人的身體沒有出現問題，仍有幾個現象是科學目前不能解釋的：嬰兒時期的超人，被父母單獨放進太空船送到了地球，此時超人若想從氪星到達地球，必須走得比光速還快，而目前還未發現任何物質的運動速度能超過光速；他能將頭頂上大型物體舉起，而物體的邊緣卻沒有搖搖欲墜，一下子就能平衡；以及子彈打到他的胸口后，會被反彈……

在最新的超人電影中，暗示著超人真正的超級力量實際上是在控制引力。根據愛因斯坦的理論，引力實際上是時空結構扭曲的結果。從理論上講，如果超人能夠操縱這種時空結構，他確實能夠在半空中改變方向，轉移子彈，并穿越時間來旅行。

漫威旗下的超級英雄“暴風女”能控制化學元素，然后按照自己的意愿，隨意從自己身體里釋放和投射閃電。更厲害的是，“暴風女”天生就能感應氣象能量的形態，利用心念來操縱天氣，控制雷電，制造暴風雪。

在自然環境中，通常是暴風云（積雨云）產生電荷，上層為正電，下層為負電，而且還在地面產生正電荷，如影隨形地跟著云移動。當暴風云下層的負電與地面的正電相互吸引時，就產生了電流，這就是我們看到的閃電。

如果現實生活中有人能有“暴風女”一樣的能力，那么一次閃電就會產生大約1000萬千瓦時的能量，這足以供應50多座大樓使用一整天了。

閃電俠是擁有超級速度的一族，這些飛毛腿能超越光速（第三代閃電俠沃利曾經達到過光速的13萬億倍），逆轉時空，也能夠穿透物體，甚至穿越平行世界之間的屏障。

但是在宇宙中，如果移動速度達到或超過光速，就暗示著是在挑戰物理學了。我們假設閃電俠的速度接近光速，那么……

首先他要面臨的挑戰是高溫。閃電俠穿過大氣層，他將與氣體、塵埃粒子等物質相互碰撞。在如此快的速度下，他面前的空氣會被壓縮，因為空氣沒有足夠的時間逃離閃電俠要經過的路線。無論是摩擦還是空氣壓縮，即使以相對較低的速度移動，都會產生熱量。舉個例子，“聯盟號”飛船以約230米/秒的速度進入地球大氣層表面時（不到光速的130萬分之一），周圍的溫度就達到了熾熱的1650攝氏度。面對高溫的大氣層，閃電俠還能幸存嗎？

第二個挑戰是如何快速反應。人類最快的神經，能以100米/秒的速度傳輸信號，但是對于一個以近光速飛行的人，在他大腦反應過來或者做出簡單動作之前，身體可能已經移動了數千千米了。

那么他是怎么做到的呢？漫畫中閃電俠利用了“神速力”來加速，這也賦予了這位超級英雄的很多能力，其中包括提高耐力、感知、快速愈合和減速老化等能力。但是，也許閃電俠具有操縱時間的超能力更為合理一些。

萬磁王是漫威旗下的一個變種人，是超級反派，X戰警的頭號死敵。他具有控制電磁場的神奇能力，不僅僅會操縱鐵制品，他還會漂浮、讀心術和控制技術。

通過控制磁場，萬磁王很輕易就將金屬物體提到半空中，有時甚至連有機生命體也有可能被拎起來。而這些在現實中也有體現。比如磁懸浮列車就是一種靠磁懸浮力（即磁的吸力和斥力）來推動的列車，由其軌道的磁力使之懸浮在空中，讓磁鐵對抗地心引力，然后利用電磁力引導，推動列車前行。

此外，水分子具有抗磁性。在磁場作用下，水分子發生反向磁化，與磁鐵不是相互吸引，而是互相排斥。但是一旦磁場消失，這些作用也馬上消失，磁場不會殘留在水中，水分子的性質不會發生改變。不過水的抗磁性是很弱的，但如果有足夠強的磁鐵，就可以利用這個屬性。現在在實驗室中，可以借此懸浮起一只青蛙。

蜘蛛俠武器——蜘蛛絲，看起來細膩精致柔弱。然而，真實的蜘蛛絲不僅非常強韌，其承受力甚至勝過鋼鐵。它可以伸展比原來的長度還長30%，能承受拉力相當于其5倍厚度的鋼絲。

據估計，如果蜘蛛俠射出一股與鉛筆厚度相同的蜘蛛絲，就能拉住一架飛行中的波音747噴氣式飛機，使飛機停滯不前。

真正的蜘蛛絲有幾種不同的類型，每一種都有各自不同的用途，包括蜘蛛絲之間的相互連接，懸掛作用的非粘性“牽引絲”，包裹其他動物的纏絲等等。生物學家已經成功利用基因工程，將一些蜘蛛絲基因轉移到山羊身體里，從而使山羊的羊奶中產生絲蛋白。

不過，蜘蛛俠彼得·帕克并不是通過基因工程這樣的方法來獲得自己的超能力，而是在意外地被一只受過放射性感染的蜘蛛咬傷后，才獲得了蜘蛛一般的超能力，比如超強的力量與敏捷性、能黏附在大部分表面上的能力、可以對危險快速做出反應的蜘蛛感應等。從此，彼得·帕克化身守衛紐約的蜘蛛俠。

他自己發明的手腕式“蛛網發射器”，能射出人造蜘蛛絲，是一種彈性尼龍類聚合物。與真正的蜘蛛一樣，蜘蛛俠的蜘蛛絲不是已經提前預備好的絲線，而是一種液體，當他需要蜘蛛絲的幫忙時，就將這液體發射出來，形成自己的戰斗大幫手。

然而，兩者還是有一個關鍵的區別。真正的蜘蛛在生產蜘蛛絲時，需要拉扯，線才能出來，無論是通過蜘蛛下降時本身的重量，還是通過風的作用（當蜘蛛造網時，如果絲線跨越距離較大，要靠風力作用）。而蜘蛛俠自己就能從身上發射出蜘蛛絲，而且能往任意方向發射。

鋼鐵俠的動力裝甲賦予他超人力量、超人耐力、飛行能力和許多武器。現在，一些外骨骼裝備也具有了與鋼鐵俠裝甲相似的超級力量。2010年，美國雷神公司展示了自行研制的外骨骼裝備，即“第二代外骨骼裝備”（XOS2），并強調這種裝備與《鋼鐵俠》系列電影中的鋼鐵盔甲能力相似。

XOS2是一種實驗性軍事外骨骼，使佩戴者能夠舉起超過自身體重的物體，這些重量將主要由外骨骼裝備承擔，確保了人們的身體不會因為受到重壓而行動遲緩或者疲累。它通過液壓、關節、傳感器和電機，控制一個加強版的鋼和鋁框架，由燃料電池或內燃機產生驅動力。當然，這些設備都不足以與鋼鐵俠中真正高科技設備——方舟反應爐——相比，正是它產生能量，使動力裝甲能被自由操控。

現實生活中，與方舟反應爐最相近的是一種實驗性的聚變反應堆，叫做托卡馬克，它最先是在冷戰時期由蘇聯發明的。托卡馬克的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈。在通電的時候托卡馬克的內部會產生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變，釋放能量，可與太陽能相當。但到目前為止，人類還無法有效控制和運用托卡馬克的能量。

漫畫中，科學家漢克·皮姆博士發現了一種可以改變物體大小的亞原子粒子，并用自己的名字將其命名為“皮姆粒子”，后將其融合于戰斗服中，從而使自己擁有身體自由變化大小，以及能與所有種類螞蟻溝通的能力，此后化身蟻人從事超級英雄活動。

你是不是覺得這種能力像天方夜譚，不可能實現？確實，這在目前是不可能實現的。但在現實世界中，有一些物質卻與“皮姆粒子”有相似之處。2012年，瑞士的科學家宣布他們發現了希格斯玻色子。這是一種基本粒子，被認為是希格斯場存在的證據，希格斯場是無處不在的，并負責給其他粒子以質量。

但是，我們還不能操縱希格斯場來改變亞原子粒子的質量，而且希格斯場也不影響粒子的大小。

這種金屬礦物只存在于仙境——北歐眾神之家。它可以承受極端的力量和溫度，能將自己神奇的魔力傳送給新主人。妙爾尼爾，即雷神之錘，就是使用URU在一顆垂死之星的中央鍛造而成的。雖然URU的性能聽起來很不靠譜，但有些現實的“故事”與它的出身確實有一些相似之處。比如，在恒星中心的核反應器內，原子核彼此熔合，通過聚變形成具有不同性質的重元素。自然界中的金屬元素都是在這些恒星里鍛造出的，或在大質量恒星死亡時的劇烈爆炸中產生的。

氪石是超人世界里具有放射性的礦石，其中含有氪這種化學元素，超人若是接近此元素，就會喪失超能力。雖然地球上真正的元素中，也有以“氪”為名的，但超人世界里的氪與現實中的氪沒有任何關系。

現實中，氪氣——是一種無色無味的惰性氣體，注入氪氣的電燈泡是很光亮的白色光源，常用于制作熒光燈。而在電影《超人歸來》的描述中，氪石的化學成分是氟鈉鋰硼硅酸鹽。不過，令人難以置信的是，在2007年，科學家報告說，他們發現了一種化學結構與氪石類似的化合物，叫做賈達爾石。與氪石成分不同的是，賈達爾石不含氟，沒有放射性，而且只是白色粉末。當暴露于紫外線下，它會變成桔紅色。

振金是一種能吸收所有振動的虛構金屬，比鋼更輕。它能完全分散被打擊時傳入的能量，使它幾乎堅不可摧。在漫畫中，斯塔克工業首先在非洲發現了振金，并用來制作成了美國隊長的盾牌。

吸收金屬振動的能力與結構特性有關，即粘彈性。彈性材料（如橡膠）在被施加一個力后，會返回到原來的形狀；而粘性材料（如蜂蜜）則抵制流動。當兩者結合起來，這兩者的特性使得材料能將振動能量耗散為熱能，從而使它們能吸收沖擊。在現實中，金屬、高分子材料聚和陶制品可用于制作減振物體，有些研究者聲稱他們研發的減振器能吸收95%傳入的沖擊能量，但還是沒有振金令人印象深刻。