虫洞和其他圣诞老人可能使用的物理技巧

那位名叫圣诞老人的快乐老人似乎承担着一项不可能完成的任务：将数百万份礼物送到散布在整个星球上的特定地点。

正如所有乖孩子都知道的，那位穿红衣的男人总是能从容地完成任务。这是一项值得称赞的壮举，但它确实考验着我们的信服力，更不用说物理定律了。

但也许圣诞老人不仅仅是一个精灵——也许他也是一位杰出的物理学家。通过一些“估算”（以及对目前理论概念的一些宽泛假设），圣诞老人或许仍然可以在不依靠虚构的情况下完成他的任务。我们咨询了物理学家来找出答案。

钻研虫洞

在可能的最简单的解决方案中，圣诞老人可以使用虫洞。虫洞是时空中的捷径，可以让他以极快的速度旅行，从而使他的努力难以与魔法区分。

芝加哥大学物理学教授丹·霍尔兹（Dan Holz）表示，虫洞在理论上是可能的（允许其存在），并且将是圣诞老人的最佳策略。

霍尔兹说，如果不使用虫洞，圣诞老人将不得不以接近光速的速度旅行才能在一夜之间送完礼物。圣诞老人和他的玩具在往返每个房子时必须承受的持续加速和减速将是一个大问题——这会杀死一个普通人。除非“你有一辆令人印象深刻的雪橇，而且圣诞老人是一位令人印象深刻的人物。”

然而，霍尔兹说，通过使用虫洞，圣诞老人可以跳过所有的启动和停止。“圣诞老人可以一直通过虫洞，以他喜欢的悠闲步伐做需要做的事情——考虑到他的肚子，很容易想象这就是圣诞老人会选择的方式。”霍尔兹说，缺点是，虫洞需要一种可能不存在的物质。

圣诞老人还可以采取的另一种策略是，一次往返北极和目的地之间，只携带足够完成一项任务的礼物。俄勒冈州波特兰州立大学物理学教授约翰·弗里乌夫（John Freeouf）说，但即使只携带足够三个家庭的玩具，圣诞老人也需要比光速更快地旅行。

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引入纳米精灵

东南路易斯安那大学物理学副教授瑞特·阿拉因（Rhett Allain）说，我们没有能力制造虫洞，而且加速对圣诞老人和他的包裹来说都是一个大问题。所以，圣诞老人的任务可能需要魔法。但另一方面，“也许魔法只是我们还不理解的物理学。”

阿拉因建议：“但是‘先发制人’呢？”“在这一年里，圣诞老人制造纳米机器人，它们遍布世界各地。当他准备好时，它们会在孩子们家里 3D 打印礼物。”这通过缓慢地而不是一次性地运送质量来解决了这个问题。

然而，霍尔兹说，使用纳米精灵意味着圣诞老人的参与度降低。“我真的很喜欢圣诞老人吃饼干的想法，但（取而代之的是）纳米机器人会把饼干作为原材料来制造玩具。”

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多重世界，多重圣诞老人

圣诞老人能利用其他宇宙吗？量子力学断言，存在着与我们生活的宇宙并行的无数个宇宙。

霍尔兹说：“你可以想象存在许多宇宙。“总会有一个宇宙，圣诞老人已经出现在你家并给了你一份礼物。但我们想做的是让圣诞老人出现在这个宇宙中的每个家庭。”

霍尔兹说：“也许知道在某个宇宙里你收到了礼物会让你感觉更好。”“但对大多数孩子来说，他们关心的是他们目前所处的宇宙以及他们是否在那个宇宙里收到了礼物。

霍尔兹说：“早上你可以和孩子们进行一场哲学讨论。“你可以说你很抱歉他们没有收到礼物，但是……肯定有一个宇宙，在那里他们收到了礼物，而且正是他们想要的东西。多元宇宙会说这是真的，但我有一种感觉，对大多数孩子来说，这是一种冷漠的安慰——对大多数物理学家来说也是如此。”

阿拉因说，他使用像圣诞老人这样的例子来教授物理学。它们能在学生身上激起情感上的投入。

阿拉因说：“作为教育者，我们总是撒谎。”例如，许多老师告诉学生，重力等于物体的质量乘以引力常数（实际上比这要复杂）。“这是一个很好的模型，但它不是全部故事。我们可以使模型更复杂，但我们尽量使其尽可能简单。”

霍尔兹指出，圣诞老人是父母提供礼物和吃饼干的实际情况的一个相关近似。“作为父母，”他说，“你们使用的是物理学家所说的‘黑箱’，其中有一些不相关的内部过程，在这种情况下，与树下的东西无关。”

但是，“生活中能有些魔法，并把那个黑箱叫做圣诞老人，这很好。”他说。

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本文最初发布于 2019 年 12 月 23 日，之后由 Discover 工作人员更新。