托尔——北欧神祇、漫威超级英雄以及好莱坞的偶像——给我们这些活在现实世界的人带来了一些问题。托尔是“半神”，任何试图科学探索他超凡能力的尝试都可以被简单地归结于此。但随着他在去年《复仇者联盟》中的回归，并且考虑到今天是“雷神日”，是时候用真实的术语来讨论他最珍视的物品了：妙尔尼尔（字面意思是“粉碎者”）——他的锤子。
关于托尔的锤子的争论通常围绕着它在托尔“飞行”中的作用。有人认为托尔可以召唤风暴，因此召唤风来让他保持飞行。另一些人则指出，他仅仅是通过像直升机叶片一样旋转锤子来悬停。但最普遍的解释是，托尔的锤子非常巨大，被用来以一种非常强劲的动量展示将托尔推向天空。在《复仇者联盟》和漫画中，托尔主要的交通方式是旋转然后投掷锤子，并紧紧抓住以对抗物理定律。在尼尔·德格拉斯·泰森的帮助下，我们可以进行一些计算和假设，来看看你到底需要有多么“半神”才能运用这种力量。拥有能够字面意义上抛起数十亿磅重物的力量，你确实会是“有价值的”。托尔锤子的惊人…质量最近，世界上最受欢迎的天体物理学家发布了这条推文给他的数百万粉丝：
中子星是曾经的巨大恒星（在天文学术语中）微小的残骸。虽然一颗中子星可以装进费城的大小，但重要的不是大小。中子星的密度非常大，一茶匙的中子星物质的重量约等于一座大山的重量。我姑且相信泰森博士，并假设他对托尔锤子的尺寸做了正确的假设。至于重量，“3000亿头大象”（非洲象）的总重量大约是极其巨大的。我们说的是地球总生物量的九倍。我猜克里斯·海姆斯沃斯那发达的肌肉并非只是摆设。现在，我们得稍微引用一下半神这个说法了，因为要举起如此巨大的重量是不可能的。托尔是“有价值的”，所以我想他能举起它。但无论他如何举起它，我真希望他能抓紧，因为如此致密的东西如果掉到地上，会一直沉入地球深处。半神动量的守恒事实证明，虽然像我这样的书呆子一直在争论托尔飞行的力学原理，但漫画至少试图解决这个问题：
当然，有时我们在漫画中看到托尔在不旋转锤子的情况下飞行，而且他显然可以用魔法半神力量控制锤子的飞行，但我们将坚持我们能探讨的解释——投掷然后抓住妙尔尼尔。任何有质量的物体在运动时都会获得动量。这个值就是质量和速度的乘积。同样，当一个有质量的物体绕某个轴运动时，它就会获得角动量。这两种动量都是守恒的。你不会创造或毁灭动量，你只是将它从一个地方转移到另一个地方。想想将两个台球撞在一起。当一个球朝另一个球运动时，它就有动量。当它撞到另一个球时，一部分（或全部）动量就会转移，另一个球就会移动。角动量以同样的方式守恒。花样滑冰运动员可以通过将手臂靠近胸部来加快旋转速度——通过将质量移近旋转轴，速度会增加以守恒动量。动量守恒也解释了牛顿摆为什么会起作用（如果它们不因热量和空气阻力而损失能量，它们会永远摆动下去）。托尔的飞行是牛顿摆或台球撞击的一个加强版。如上方的漫画图所示，这位半神通过先猛烈投掷他的锤子，然后迅速抓住“不朽”的系绳来飞向天空。飞行之所以成为可能，是因为动量守恒。如果你在一个圆圈里旋转某个物体，然后松手，它就会从你松手的地方直线飞出去。锤子的路径将是从圆形路径上延伸出来的某条直线——一条切线——飞向天空。所以，虽然角动量可以解释旋转锤子产生的巨大能量和力，但线性动量将解释托尔是如何飞行的。是时候进行一些计算了。漫威维基上托尔的体重是惊人的 291 公斤，或 640 磅。我将假设托尔能以职业棒球大联盟投手投球的速度旋转他的锤子——大约每小时 100 英里或每秒 45 米。如果你以每小时 100 英里的速度松开一个旋转的锤子，它将直线飞出（至少在重力起作用之前）以该速度飞出。要计算它的动量，我们将它巨大的质量乘以这个速度。计算结果是 3.0*10^16 牛顿秒的动量（这是很多零）。如果托尔带着这个动量迅速抓住锤子，他就增加了系统的质量（他的身体+锤子）。如果质量发生变化，速度也必须改变以守恒动量。
这是一个奇怪的结论：托尔释放锤子的速度就是托尔和锤子将要行驶的速度。但这从数学上讲是说得通的。因为锤子实在太重了，增加它一点点质量并不会让它减速。这就像在航天飞机起飞时跳上去一样：有了如此巨大的质量和速度，增加你微小的身体并不会改变太多。你可能自己也测试过这个原理。小时候，游乐场里的旋转木马只有先把它快速旋转起来才好玩。无论你怎么努力，无论它转得多快，一旦你跳上去它都会减速。这是因为系统的质量增加了，所以系统的速度必须降低。但在托尔的情况下，锤子的重量比他大得多。质量增加了，速度减小了，但减小的幅度微乎其微。
如果你能像托尔一样抛动如此巨大的锤子，很少有什么能阻止它。风阻和其他因素很难使其减速，这使得“飞行”（更像是挂在弹道导弹上）成为可能。仅是动能就极其巨大。以每小时 100 英里（每秒 45 米）的速度投掷锤子，会产生 688,500,000,000,000,000 焦耳的能量。这几乎是人类引爆过的最大核弹沙皇炸弹的三倍，沙皇炸弹以相当于 57 百万吨 TNT 的当量震撼了地球。不用说，有了这种能量，托尼·斯塔克应该要求托尔在《复仇者联盟》结尾时直接用他的锤子攻击外星飞船，然后坐着看烟花。能够举起并挥动一个能沉入地球的巨大质量，唯一能够解释的就是半神这个说法。但将现实世界的物理学应用于他的飞行，只会让托尔更加“vándr bacraut”（我在古诺斯语中找到的最接近“酷毙了”的词）。他不仅能够“飞行”，而且托尔几乎可以用一次锤子投掷就将一座山夷为平地。图片： Mårten Eskil Winge 的《托尔与巨人的战斗》，1872 年，漫画图出自 Scifi+Fantasy Stack Exchange——有人能认出是哪一期吗？ Meme Center 上的托尔表情包
