我年轻的时候,有几部电影对我的影响很大。《回到未来》三部曲就属于这类电影。让我很快地向你介绍一下电影,以免你因从未看过而不知所云。电影讲述了一个科学家创造了一架时光机器。有了这台机器,主人公马蒂·麦克弗莱回到了过去。由于事件总是环环相扣地发生,他在过去世界一出场就开始改写历史,一些阴差阳错之后他面临着消失的危险。当然,为了保全自己,他又进入了未来得以成功地纠正历史。可以了,故事情节就讲到这里。但是,电影里还有一个更重要的元素:第二部里,马蒂·麦克弗莱和科学家穿越时空来到遥远的2015年,这个情节非常有意思。
在那个未来里,马蒂发现人人都有一块“飞行滑板”。它的形状和普通滑板的样子相差无几,只不过前者能在地面之上漂浮起来。因为那是2015年,所以现在我们也该有我们自己的飞行滑板了吧?我的滑板呢?它在哪里?
最近,一些人听信别人的话,误以为真的有飞行滑板这种东西。网上甚至还有一个视频,向轻信的人展现滑板传奇人物托尼·霍g是怎样用飞行滑板自如飞行的。然而,如果你认为这个视频是真的,以下我有几个小贴士应该可以帮助你对视频的真伪产生些许疑问:
●整个视频根本没有任何技术上细节的呈现,看的人根本没法知道飞天滑板的工作原理,里面甚至就连一点不着边际、让人幻想一下的工作原理解释也不存在。
●视频里有一句话是这样的:“以下展示完全是真实的”。还有什么语言比这句话更能表明视频是伪造的这一事实呢?
●视频里的飞行滑板的造型看上去和电影里面的一模一样。
●视频里的飞行滑板的效果也和电影里的很相像,事实上,整个过程就好像人在一根钢丝上不断来回晃动一般(因为他们确实是在一根钢丝上来回晃动)。
●视频还展现了一些人是如何试验“飞行滑板”的。试验者均无人摔倒,每个人都能轻而易举地跳上滑板,离开地面,绝尘而去。
所以,根本无需再去进一步考查里面的细节来敲定这个视频的虚假性。它原原本本就是个伪造之大作。
真正的问题来了:现实世界里真的可能有飞天滑板这种东西吗?要怎样才能使这块滑板飞起来?假如你希望有这样一块滑板,有一个功能它是必须做到的——无论如何,滑板必须能在竖直方向承载人的重量,并使得垂直方向的合外力为0。也就是说,滑板必须能够产生一个足以支撑人和滑板自身重量之和的力。现在我们就来思考一下滑板如何实现这个功能。
打造成一架迷你直升机:如果滑板上安装两个小型的直升机用的引擎来支撑人的体重可行吗?我认为这是打造真正的一块飞行滑板最合理的方法了。当然,小型引擎要发动起来支撑一个人的重量,会消耗很多能量,但这是最佳方案。如果你有一种超高效的能量源,你就可以发动引擎了。但是如果这样真那么去设计滑板的话,滑板看上去就跟在电影里看得到的大相径庭了,因为板上会安装一些类似于风扇的东西。
使用反重力:有没有可能在板底部安装一种反重力盘?可行吗?好吧,如果世上真的有反重力,那就可行。我肯定有人会冒出来做一番物理学解释,论证两个有质量的物体会相互排斥而非相互吸引。然而,滑板真的要做到的是能够和地面相斥而非和人体相斥。假如真能行,恐怕这就是为什么用飞行板的人要系上安全带的原因。
利用磁力:用重力,永远是一个相吸的概念,而用磁力则既可以吸引又可以排斥。一块磁铁的北极吸引另一块磁铁的南极,但却排斥这块磁铁的北极。我们都具备这个物理知识,对吧?没错,但是用磁铁也有两个问题有待解决。第一,如果你只使用一般(甚至磁力强大)的磁铁,它们无法以一种平稳的方式悬浮。两块原来排斥的磁铁会翻倒之后又吸住。有一个办法可以解决,那就是用超导磁铁。
第二,第二块磁铁的问题。即便你使用超导磁铁,你也必须为此在地面上配备一些可以让滑板悬浮起来的设施。这么一来,整个装置看上去就更像是一条铁路而非一块滑板了。
静电排斥:这个想法遇到的困难和磁铁相仿。同种电荷相斥,异种电荷相吸。但滑板和地面都需要你同时配备电源设备。空气也会成问题。如果你的通电量的电场强度超过3×106V/m。空气就会成为导体,这就解释了为什么你有时会看到电火花了。
离子推进器:离子推进器是真是存在的。它的工作原理是利用巨大电势差来给离子加速。因为离子加速了,因此就给物体一个推力。事实上,化学火箭的工作原理就是离子加速,但化学火箭使用的离子数量要少,持续时间要长。
离子推进器的问题在于力的大小。即使是功效最强大的离子推进器,推力也只在1N上下(这比一个人重力的650N差得很远)。电势差也构成很大的技术难题。然而,我相信这种方法至少在未来还是有技术上实现的空间的。我们努力的方向是尽量把推进器制造得推力更大而体型更小,这个做起来就没有那么困难重重了。科学的进步一日千里,我们只要回顾一下计算机在40年前的大小和计算速度就可以打消顾虑了。以前会有谁想到我们还能用上智能手机这种东西呢?