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文 | 李開周

李開周，專欄作家，著有《武俠物理》、《武俠化學(xué)》、《吃一場有趣的宋朝飯局》等書。本文為網(wǎng)易歷史頻道獨(dú)家稿件，謝絕轉(zhuǎn)載。

跟大多數(shù)同齡人一樣，我的少年時(shí)代也是金庸先生陪著度過的。

跟大多數(shù)同齡人不一樣的是，我中學(xué)時(shí)期的物理課也是拿金庸武俠當(dāng)習(xí)題。比如說，我們那時(shí)候經(jīng)常計(jì)算武林高手的功率。

《射雕英雄傳》里有一位靈智上人，用掌力燒開過一盆水。設(shè)那盆水凈重2000克，初始水溫為4度，靈智上人燒水的時(shí)間為600秒（一炷香左右）。將4度的2000克水加熱到100度，至少需要192000卡的能量，換算成焦耳，是806400焦耳。將806400焦耳除以靈智上人做功的時(shí)間600秒，就可以求出他用掌力燒水時(shí)的功率：1344瓦。跟一個(gè)小功率的電熱壺差不多。

《倚天屠龍記》中張無忌的父親張翠山輕功一流，使出武當(dāng)絕學(xué)“梯云縱”，一下子可以躥到兩丈高。設(shè)張翠山體重為60千克，受到的重力為600牛頓，以梯云縱功夫完成上躥的時(shí)間是1秒，我們也能求出他的功率：先用600牛頓乘以上躥高度6米（兩丈），得到他克服重力所做的功，再除以做功時(shí)間1秒，即可算出他的功率是3600瓦，相當(dāng)于一個(gè)普通的電磁爐。

當(dāng)然也可以換一種方法來計(jì)算張翠山在上躥過程中所做的功，例如使用動能定理——力在作用過程中對物體所做的功等于這個(gè)過程中的動能變化量。

張翠山起跳時(shí)的動能為初動能，等于他的質(zhì)量乘以速度的平方再乘以二分之一；他達(dá)到6米高度時(shí)的動能為末動能，這個(gè)末動能是零。用末動能減去初動能，就是張翠山在上躥過程中所做的功。已知末動能為零，現(xiàn)在只需要求出初動能。他的質(zhì)量已知（60千克），那么只需要求出起跳速度。但是我們不知道張翠山上升過程中的加速度是多少，所以無法倒推出他的起跳速度，進(jìn)而也就無法知道他的初動能。所以呢，單憑動能定理并不能算出他做的功。

如果再加上機(jī)械能守恒定律，那就簡單多了：在空氣阻力可以忽略不計(jì)的情況下，張翠山只受重力和彈力（起跳時(shí)的驅(qū)動力就是彈力）的影響，他的初動能與他達(dá)到6米高度時(shí)的重力勢能完全相等。已知他在6米高度的重力勢能等于重力600牛頓乘以高度6米，即3600焦耳，所以他的初動能也是3600焦耳，在上升過程中的動能變化量也是3600焦耳。

動能變化量就是張翠山所做的功，用這個(gè)功除以做功時(shí)間1秒，最終得到他的功率：3600瓦。

《倚天屠龍記》中還有一位“吸血蝙蝠”韋一笑，他的武功比張翠山要高，功率應(yīng)該也比張翠山大。

作為金庸筆下輕功最強(qiáng)的高手，韋一笑瞬息之間可以奔出百米之遠(yuǎn)。設(shè)他完成百米沖刺的“瞬息之間”為1秒，在如此驚人的高速運(yùn)動中一定會受到超出重力好幾倍的空氣阻力，故此可以假定他在運(yùn)動中需要克服2000牛頓的阻力。

我們先求他奔出百米所做的功：拿100米乘以2000牛頓，結(jié)果是200000焦耳。然后再求出他的功率：拿200000焦耳除以1秒，結(jié)果是200千瓦。200千瓦換算成公制馬力為272匹，這個(gè)功率是非常大的，可與一輛普通跑車相媲美。

馬力為兩百多匹的普通跑車，極限速度也只有每秒幾十米，并不能像韋一笑那樣快到每秒百米，這又是為什么呢？因?yàn)楣β适潜砻髯龉炻奈锢砹?，不是表明速度快慢的物理量。要知道，影響一輛汽車極限速度的因素除了功率，還有風(fēng)阻和車身重量。功率相同的兩部車，一部車重3噸，一部重1噸，哪部車跑得快，那不是明擺著的嘛！

蓮花汽車的創(chuàng)始人Colin Chapman有一句名言：“與其增加10匹馬力，不如減少10公斤?！表f一笑韋蝠王長得跟瘦猴似的，體重還沒有跑車的零頭大，功率卻能與跑車相當(dāng)，肯定比跑車跑得快了。

靈智上人燒水的功率相當(dāng)于電熱壺，張翠山上躥的功率相當(dāng)于電磁爐，韋一笑百米沖刺的概率相當(dāng)于一輛跑車，那么是不是可以說，韋一笑的功率一定最大，靈智上人的功率一定最小呢？

為了分析這個(gè)問題，我們不妨再引入兩個(gè)物理量：額定功率和最大功率。

跟功率一樣，額定功率和最大功率的國際單位也是瓦。額定功率指的是一個(gè)設(shè)備在正常指標(biāo)下可以長期穩(wěn)定工作的最大功率，而最大功率則是這個(gè)設(shè)備在所有相關(guān)指標(biāo)都達(dá)到最佳條件時(shí)有可能達(dá)到的極限功率。

每輛汽車的副駕車門下方或者發(fā)動機(jī)艙的內(nèi)壁都有一個(gè)銘牌，標(biāo)記著這輛車的品牌、型號、排量、出廠日期以及額定功率。如果額定功率欄寫著“100KW”，意思就是說這輛車正常行駛時(shí)最多可以輸出100千瓦的功率。平常你在市區(qū)范圍內(nèi)駕駛這輛車，油門不會踩到底，實(shí)際功率比額定功率小。假如你不怕死，在高速公路上拼命超車，實(shí)際功率有可能會比額定功率大。當(dāng)實(shí)際功率越來越大，越來越大，車身像犯了羊羔瘋一樣狂抖，發(fā)動機(jī)像沖進(jìn)地獄一樣狂吼，一股股黑煙從排氣管里躥出來時(shí)，這輛車就會達(dá)到最大功率。如果你堅(jiān)持以最大功率開車，一般堅(jiān)持不到十分鐘，車就會被你毀掉。

武俠小說里描寫高手出招，有時(shí)候會說他們使出了幾成功力，如三成功力、五成功力、八成功力、十成功力甚至十二成功力等等。這里的“功力”其實(shí)與物理世界的功率相當(dāng)，我們可以將八到十成的功力看成是額定功率，將十成以上的功力看成是最大功率。

我們在生活中也會說一些較為形象的表述，例如“正常發(fā)揮”、“把吃奶的力氣都使了出來”、“我已用盡洪荒之力”之類。其中“正常發(fā)揮”就是額定功率，“洪荒之力”、“吃奶的力氣”和“洪荒之力”就是最大功率。

靈智上人用掌力燒水，氣不長出，面不改色，尚未輸出額定功率。韋一笑瞬息之間沖刺百米，那是他施展輕功的巔峰狀態(tài)，差不多已經(jīng)輸出了額定功率。張翠山“右腳在山壁一撐，一借力又縱起兩丈”，卻是他在跟謝遜比武時(shí)做到的，一旦比輸就要被殺，正如金庸原文中所寫的：“此時(shí)面臨生死存亡的關(guān)頭，如何敢有絲毫大意？”故此可以將他輸出的功率視為最大功率。換句話說，他平常是沒有這么牛的，這一回能上躥兩丈來高，下一回未必做得到。

汽車功率受限于發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，武林人物的功率也受限于他們各人的稟賦和內(nèi)力。內(nèi)力達(dá)不到，硬要以最大功率來擊傷對手，自己也會反受其害?！兑刑焱例堄洝分小敖鹈{王”謝遜和崆峒派高手的內(nèi)功火候尚有不足，偏要去練威力巨大的七傷拳，久而久之，心脈受損，就是因?yàn)轭~定功率不夠用，長期輸出最大功率的緣故。

張無忌曾經(jīng)對崆峒派高手做過一些科普工作：“七傷拳自是神妙精奧的絕技，我不是說七傷拳無用，而是說內(nèi)功修為倘若不到，那便練之無用。若非內(nèi)功練到氣走諸穴、收發(fā)自如的境界，萬萬不可練這七傷拳?！钡轻轻寂筛呤譀]學(xué)過物理學(xué)，聽不進(jìn)他的道理。

溫瑞安小說《群龍之首》描寫過有橋集團(tuán)的總裁助理米蒼穹以打狗棒偷襲天下第一高手關(guān)七的場面：

他一出手，就把手中的打狗棒疾刺而出，刺向關(guān)七的背心第七根脊椎骨。

他知道關(guān)七有點(diǎn)癡，一個(gè)有些癡的人，第五、第七根脊骨一定有點(diǎn)問題。

他就往那兒戳去。

畫龍須點(diǎn)睛，擒賊先擒王，如今他要打殺一個(gè)人，就要往他的致命傷、要害和罩門攻去！

他這一棍刺出，嗤的一聲，也無甚特別。但他的杖尖這才揚(yáng)起，他的右鼻已激淌下一行鼻血。

這一招，他是乍然運(yùn)聚了莫大的元?dú)夂蛢?nèi)勁。

米蒼穹以最大功率攻擊了一次，就這么一次而已，他自己的鼻血就流出來了。打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确?，米蒼穹“乍然運(yùn)聚了莫大的元?dú)夂蛢?nèi)功”的這一招，從側(cè)面證明了讓發(fā)動機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的危害有多大。

按照功率和功的計(jì)算公式，功率等于功除以做功時(shí)間，而功則等于作用力乘以位移，位移除以做功時(shí)間就是速度，所以功率等于作用力與速度的乘積。將這個(gè)推導(dǎo)出來的關(guān)系式放在汽車發(fā)動機(jī)的領(lǐng)域來表述，發(fā)動機(jī)功率等于汽車牽引力與行駛速度的乘積。

那么好，發(fā)動機(jī)的額定功率是固定的，只要想增大牽引力，那就要降低速度。所以我們平常開車爬陡坡或者長坡的時(shí)候，一定要及時(shí)把檔位降下來，降低發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此來提升汽車的動力。如其不然，發(fā)動機(jī)只能被迫超出額定功率運(yùn)轉(zhuǎn)，好比一個(gè)高手被迫將內(nèi)力發(fā)揮到極限，最終會讓自身受到傷害。

與溫瑞安筆下的米蒼穹相比，金庸筆下的張無忌更懂得運(yùn)用物理定律。

《倚天屠龍記》第二十回，張無忌練成乾坤大挪移，走到一座原先無論如何用力都推不開的石門前面，用右手按在石門上，微微晃動，緩緩用力，那座石門被他緩緩打開了。

大家一定要注意“緩緩”這兩個(gè)字。眾所周知，乾坤大挪移只是教人“運(yùn)勁用力的一項(xiàng)極巧妙法門”，并不能提升內(nèi)力。所以呢，張無忌的額定功率沒有增加，為了推開石門，他“緩緩”用力，說明他掌握了通過降低速度來提升牽引力的物理知識。

編輯 | 安梁

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