随着《雷神2：黑暗世界》今日上映，是时候重新审视超级英雄的粉丝文化了，令人惊讶的是，我们可以发现这位金发神祇的力量在科学上有多么扎实。质量与动量之神 回顾二月，大家最喜爱的天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森在推特上发表了他对雷神及其锤子的物理学的看法。根据中子星的密度进行计算，他估算出雷神之锤的重量应该超过3000亿头大象。这倒是很有趣，但事实并非如此。翻阅那些保存完好、几乎全新的漫画，其他雷神爱好者指出，雷神之锤（Mjolnir）重约42磅。这可不是压缩成一块的巨象大军，但你仍然不想被它砸到脸上。可以问问冰霜巨人。但如果我们应该参考原版漫画来确定雷神之锤的质量，那么双方在技术上都是正确的——锤子既极其沉重，又轻到足以被拿起。詹姆斯·卡卡利斯（James Kakalios），《超级英雄的物理学》（The Physics of Superheroes）一书的作者，是漫画书科学领域的权威人物。和我们一样，他也有自己关于雷神之锤质量的看法，现在这些看法已经被写入了漫画本身。在卡卡利斯的影响下，由绿巨人浩克的另一个身份布鲁斯·班纳讲述，漫威漫画的《无敌浩克》第8期告诉我们，雷神之锤可以通过发出引力子粒子来改变其质量。通过改变周围的引力，锤子既可以轻到让雷神挥动，又重到让敌人无法从地上举起（这得益于纳米识别技术，不得不说）。这也是为什么在《复仇者联盟》中，浩克无法举起锤子，尽管他可以冲刺穿过航空母舰。当然，如果你不接受引力子理论，漫画和卡卡利斯还提供了另一种解释——魔法。接受吧。
（极客题外话：根据漫画，浩克的力量可能是无限的，只要他足够愤怒。这意味着如果他试图举起雷神之锤，锤子必须迅速调整其周围的引力以匹配浩克不断增长的力量。在这场战斗的某个时刻，如果浩克足够愤怒，锤子会变得如此巨大，以至于它会沉入地球，变成一个黑洞，并摧毁一切。）
尽管要解释雷神之锤的质量并不难，但接受魔法论证雷神之锤却很难，因为它的质量是理解他其他能力的关键。以雷神飞行的能力为例。通过高速挥动锤子，雷神在锤子上积累了巨大的动量。在雷神松开锤子后，他会抓住末端的皮带。雷神的动量相比之下微不足道，因此锤子带着他继续在空中飞行（我在这里详细探讨了雷神飞行的能力，包括公式）。这实际上是一个相当巧妙的科学解释——雷神可以通过巨大锤子的动量飞行，但又能带着它四处走动，而无需成为宇宙中最强的存在。通过改变质量，锤子使得雷神能够飞行。引力之神 雷神如何飞行相当直接（如果你接受能够引导闪电的、发射引力子、嵌入纳米技术的超级武器），但神祇与锤子之间看似神奇的吸引力却鲜有探索。北欧的魔法被用来解释锤子如何能撕裂钢铁和混凝土，并找到回到主人手中的路。雷神伸出手臂呼唤它，它就飞来了。怎么做到的？通过改变我们宇宙的一个基本常数（也许）。在《复仇者联盟》中，雷神与浩克战斗，并被压倒。他擦去鼻血，然后向前伸直肌肉发达的手臂。什么都没有。片刻之后，他的锤子穿过金属和塑料重重地砸在他的手上。用磁性来解释这个壮举是行不通的——如果雷神像《X战警》中的万磁王那样控制磁场，那么金属锤子至少要在射程之内，而不是在视线之外。也许继续探讨锤子如何改变周围的引力会奏效。尽管这一想法已被爱因斯坦的理论所取代，但牛顿在300多年前首先提出了两个物体之间引力的一种数学描述。他用它来解释行星的轨道；我们将用它来解释雷神和他手中的锤子。将两个物体拉向彼此的引力由这个方程描述，并且依赖于两个物体的质量、它们之间的距离以及一个万有引力常数G。这种力也是相互的——每个物体都受到相同的力。然而，这个力在多大程度上移动了物体是另一回事。例如，如果你绕木星运行，它巨大的质量会对你产生巨大的引力。你也会以等效的力“拉”木星。你可能会陨落到这个气态巨行星的内部，而木星却因为加速如此庞大物体所需的力而根本不会移动。所有这些物理术语对雷神和他的锤子意味着什么呢？如果两者以某种方式在引力上相互关联——就像帮助他飞行的纳米技术发射引力子一样——那么可能会出现一种情况，即锤子在宇宙的驱动下飞向他，就像你会被木星吸引一样。但即使雷神之锤可以使自身变得几乎不可能轻，它们之间的引力仍然不足以让它飞向他。必须有足够的力来加速锤子。另一种选择是改变万有引力常数G。如果雷神的人民拥有使用宇宙魔方的技术，也许他们可以制造能够将这个常数增加万亿倍的锤子（这个常数非常非常小）。如果他们能做到，那么只需挥挥手，雷神就可以召唤锤子，它会被明显地加速，而雷神则纹丝不动。一旦到了他的手中，锤子就会将这个常数改回原样，变得更重，然后狠狠地砸向一些黑暗精灵。没有魔法，但仍然像魔法一样。现实的魔法 1962年，英国作家阿瑟·C·克拉克（Arthur C. Clarke）在他的文章“预言的危险：想象力的失败”（Hazards of Prophecy: The Failure of Imagination）中写道，任何足够先进的技术都将与魔法无法区分。这成为了克拉克在那篇文章中提出的三个“定律”中最广为引用的一条。今天，这条定律被用来谈论我们如何看待来访的外国人。如果外星人拥有穿越时空来到地球的技术，他们在我们眼中就如同神明。我认为使用克拉克的框架是谈论雷神最好的方式。雷神来到地球，从各种意义上说，他都是一位神祇。他力大无穷，会飞，拥有我们无法理解的惊人技术，并且来自一个我们难以想象的地方。但仅仅以神来解释是缺乏启发性的，这就是为什么对科学和物理学进行深入的探讨，让粉丝们沉浸在这些故事中如此有趣。雷神确实很神奇，但这是现实的魔法。他的锤子是在“一颗垂死恒星的核心”锻造的，而你也是！构成你的大多数原子实际上都来自太空中的一个气体球，它变得如此重以至于爆炸。正如物理学家劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）所说，恒星的死亡才成就了你的生命。而雷神飞行的方式至少是难以置信的，但你可以通过简单的滑水来近似体验被守恒动量波浪推动的感觉。解构一个故事的科学基础并不会削弱它，反而会增强它，让我们梦想它提出的可能性。我认为欣赏现实的魔法，从“不可能发生”到“可能发生”，是科幻小说的根本吸引力。换句话说，即使我们理清了科学，即使我们想象了改变引力的锤子和被极度夸大的万有引力常数，科幻故事仍然可以令人愉快和引人入胜，而且在某种意义上，是神奇的。——
这个想法来自推特，感谢Ed Yong，他提出了雷神改变万有引力常数来吸引他的锤子的想法。
