候机楼里特别有意思。在很多西方国家,候机楼里通常没有13号登机口,因为大家觉得不吉利。作者在书中顺便普及了一下迷信到底是怎么回事。为什么人们会觉得13这个数字不吉利呢?实际上这是一种复杂体系中的常见现象,叫集群效应。很有可能是因为起初某个农夫养的13头小猪全死了,或者有人住在13号房,结果家里失火了。在发生了一些随机事件之后,人们就认为13这个数字恐怕不好。当人们认为13这个数字不好以后,就会选择性接收更多与13有关的负面信息,于是13就变成了一个不好的数字,这就叫作随机分布事件的集群效应。为了解决这个问题,后来的很多航站楼就不再设计13号登机口。但是,没有了13号登机口后,立刻就出现了麻烦。有乘客说,14号登机口就是事实上的13号登机口,所以我也不愿意用14号口。如果这样妥协下去,那15号登机口也会让人忌讳。为了防止这种情况发生,英国的希思罗机场有一个特别有意思的设计,你会发现,12号登机口和14号登机口分别位于航站楼的两端,也就是说,你无法看到12号登机口挨着14号登机口,这样一来就可以减少人们对于13这个数字的敏感度,这特别好玩。
飞机离地,开始飞起来。飞机一旦离地,我们就会听到发动机的噪声变小,很多人以为发动机没声了,觉得很惊慌,心想发动机怎么不转了。其实不是发动机不转了,只是它的转速变低了,不再产生那么大的噪声。飞机飞到天上以后,机舱里要加压,如果不加压的话,万米高空的气压是非常小的,也没有足够的空气,人体会受不了。加压加到多大程度是合适的呢?不能加到太大,如果飞机加压加得过大,会对整架飞机的结构安全造成影响,所有的紧固件会发生变化,所以给飞机加压,要找到一个恰到好处的度。现在合理的机舱压力,基本上是相当于海拔1800~2400米之间的压力。这个高度,大概就是墨西哥城的海拔,在这个高度上,人是可以正常生活的。所以你会发现,你在飞机上喝剩的半瓶水到了地面以后,塑料瓶就瘪了,因为空中和地面的气压是有较大差距的。
飞机使用的燃料是煤油。为什么选用航空煤油呢?因为煤油的燃烧效率非常高,能够快速释放大量的能量。到目前为止,还没有更好的能源可以替代航空煤油。有人会问,用太阳能不行吗,或者用电不行吗?给大家讲个数字,你大约需要1吨电池才能生成与10千克航空燃料等值的能量。所以,如果用电池来驱动飞机,最大的问题就是这架飞机只能装下电池,不能再装任何别的东西。靠电池组推着它飞,这当然可以,但关键是为什么要只载着电池飞呢?有人问,用氢行不行,氢能源不是很厉害吗?氢能源最大的问题是体积太大,也就是说,如果把煤油全部换成氢,燃料的体积会是原来的6倍,那么飞机的格局应该怎么设计,飞机里还有其他的空间可以使用吗?所以到目前为止,这些方案都不行。还有一种方案具有可能性,叫作费托合成。费托合成是一项二战期间被研发出来的军事技术,到目前为止还没有被人类应用过。它实现了,但是没有被应用过。这项技术能把地下储存的大量的煤直接转化成燃油。
说到碳补偿,大家可能会觉得二氧化碳真不好,把我们的地球搞得好热,出现温室效应。但是你要知道,二氧化碳可不全然是个坏东西,如果没有二氧化碳,人类根本没法在地球上生存。首先,二氧化碳能够参与光合作用,光合作用能产生大量的氧气。另外,温室效应最重要的一个作用是,它能够让地球保持在一个温暖舒适的温度,让人类可以生存。如果没有温室效应的话,地球的平均温度将是-18℃,人类根本没法生存。
飞机的安全性也在不断提高,这主要得益于技术的提高。现在大家常常使用GPS系统,飞机也会用GPS系统。GPS接收器通常需要锁定地表上空的4~6颗卫星,每颗卫星上都有时钟,这些时钟会实时发送信号,然后将它们汇集在一起,就能够算出地面上的具体位置。作者在书中谈到,按照相对论的理论,高空中快速飞行的卫星,在飞行的过程中,它经历的时间会变慢。事实证明,果然会变慢,而且是每天慢七百万分之一秒,这再一次证明了爱因斯坦是对的。有人觉得追究这七百万分之一秒有点吹毛求疵了吧,差别不大。但是你要知道,如果把它用在导航系统里,当时间变慢七百万分之一秒,和地面上真实位置的差距就是几千米,也就是说,你根本找不到你要去的地方,甚至差了几千米远。所以,我们知道相对论是非常管用的,得靠相对论才能够准确地调校那些时钟的时间,进而能够准确地算出地面上的具体位置,这是GPS的基本原理。
说说跑道吧。我以前坐飞机,总是怕刮风,但是自从看了这本书,我不再害怕了,我觉得刮风对于飞机来讲可能挺好的。当机场上有风的时候,飞机起飞可能会变得容易很多,比如飞机的起飞速度必须达到240千米/时,假如没有风,它就得自己加速到240千米/时才能够起飞,但是如果迎面有一股速度为80千米/时的风吹过来,那么这架飞机只需要加速到160千米/时就能飞起来了。所以,如果逆风飞,飞机起飞会快很多,还能省很多油,这就是风的作用。另外,你去仔细观察跑道,跑道两端都会有一个数字,而且这两个数字永远相差18,为什么呢?每隔10°,数字差1,那么从这头到那头正好180°,180°就差18,所以,所有机场跑道两端的数字都差18。飞机起飞时,有时候是从左往右飞的,有时候是从右往左飞的,这需要根据机场上的风向来决定,要保证飞机是逆风起飞,这就是与跑道有关的知识。
现在考大家一个问题:假如我朝远处开枪,啪,打出去一颗子弹;开这一枪的同时,另外一只手丢一颗子弹,请问这两颗子弹哪一颗先落地?一般人听到这个说法,就觉得开枪打出去的那颗会后落地,因为一枪打那么远,说不定打出几百米了。但是根据基本的牛顿物理学定律,两颗子弹向下的初速度都是零,加速度都是9.8m/s²,所以这两颗子弹应该会同时落地。我说的这段话是什么意思呢?飞机能够在天上飞,不是因为它有一个极高的向前的速度,不能简单地认为,它只要向前跑得足够快就不会掉下来,那汽车跑得足够快也飞不起来呀。而飞机能够飞起来,一个非常重要的原因在于……大家请看我手里拿的这张餐巾纸,如果我从这张餐巾纸下面吹气,它会往上走,这很容易理解。但如果我从纸巾的上面吹气呢?看到了吗,我现在从这张餐巾纸的上面吹气(如下图所示)。
小朋友们也可以做一下这个实验。可以看到,从上面吹气,餐巾纸照样往上走,这就是飞机能够飞起来的最重要的物理原因。再仔细去看,另一个飞机能够起飞的重要原因是它机翼上半部分的弧形设计,它上半部分是有弧度的,而下半部分是平的。当气流经过机翼的时候,由于上面有弧度,这个弧度就会改变空气流动的方向。
回到人间灯火。你在降落时会看到很多路灯,如果有兴趣的人,可以根据路灯的区域数量,计算出这个城市的人口数,这是可以算的,大概一片区域里能够生活多少人,有一个统计人数的计算方法。如果舱外是黑夜,飞机在下降的时候一定会调暗舱内灯光。你们有没有发现,飞机会先调暗机舱灯光,然后再下降,为什么要调暗灯光呢?这是为了让你的眼睛能够适应机外的黑暗,如果灯光过亮,你出机舱后会看不清,所以这是为了应对危急状况,如果出现了危急状况,乘客需要马上从机舱里沿着伸缩滑梯跳出去,那么我们的眼睛必须时刻都能看得清。所以飞机落地前要调暗灯光。
说到碳补偿,大家可能会觉得二氧化碳真不好,把我们的地球搞得好热,出现温室效应。但是你要知道,二氧化碳可不全然是个坏东西,如果没有二氧化碳,人类根本没法在地球上生存。首先,二氧化碳能够参与光合作用,光合作用能产生大量的氧气。另外,温室效应最重要的一个作用是,它能够让地球保持在一个温暖舒适的温度,让人类可以生存。如果没有温室效应的话,地球的平均温度将是-18℃,人类根本没法生存。
而且更重要的是,地球上大部分的水是咸水,比如海水。海水能不能够被制备成蒸馏水,变成可以饮用的水呢?可以,但是制备过程需要大量的能源。那冰川里储存了那么多的淡水,能不能够运到非洲去呢?也可以,关键还是需要能源。所以水资源的问题,归根到底是一个能源问题,因为水资源分配是不均衡的,所以如果有足够多的、用不完的能源,我们完全可以把水资源分配到世界上任何一个地方,但问题是这个前提就很难做到。所以说到底,淡化海水是个能源问题。就算像英国这样缺水的国家,也没有大面积地使用淡化海水的技术,因为淡化海水确实耗能太高。也许将来,如果太阳能变得越来越便宜,或者核能变得越来越便宜,这个方案也有可能会被采用。或者等水变得更珍贵的时候,我相信人们也会用更多的能源去换更多的水。
我们进机场航站楼的时候,会有人拿一个小布条在你身上蹭一下,这是什么呢?这叫作嗅探器,用以检测爆炸物,因为爆炸物在某种程度上具有挥发性,所以安检人员用这个方式探测你的身体和包有没有沾上挥发性的小颗粒,以此判断你有没有接触过爆炸物。除了嗅探器可以检查爆炸物,还有一样人类的发明也能够检测爆炸物——狗。很多人也许会说,狗怎么是人类的发明呢?狗是人类在石器时代的一项发明,是人类把狼群中与人亲近的狼逐渐筛选培育出来的,所以你也可以认为狗是人的一项发明,它并不是一种天然动物,而是经由人类一次一次的选择,一次一次的驯化,才被培养出来的。狗也能够起到嗅探的作用。
在落地的时候,由于摩擦力的作用,飞机才能够稳稳地落在地上。假如没有了摩擦力,那我们的飞机就会一直跑,停不下来。摩擦力是一种电磁力。我在这儿要讲一个宇宙终极的知识,就是宇宙中一共有四种基本力,分别是强作用力、弱作用力、电磁力和万有引力。这个强作用力和弱作用力,咱们基本上体会不到,它是在原子核内部发生的力。我们能够体会到万有引力和电磁力。我们之所以能够坐在椅子上,是因为有万有引力,我们的身体往下沉,所以可以坐在上面。但请记住,你的屁股永远挨不到凳子,你以为你挨着凳子,但其实你的屁股永远挨不到,因为你的衣服表面的原子和凳子表面的原子之间,可以很接近,接近到产生极强的电磁力,然后托住你,但是它们不可能彻底挨在一起,它们中间存在着原子和原子之间的电磁力的互斥,所以你才能够坐在这儿。
首先,我们从安检说起。大家会发现每一个航站楼的管理都很严格,因为航站楼严格区分出了陆侧和空侧,在你过安检之前的地方属于陆侧,而过了安检以后的地方属于空侧,这两者之间要进行严格的安检。除了安检之外,还有一件事很重要,叫称重,就是要测算每个乘客的重量。有一次,德国举办了一场硬币展览,这场展览的参展人都买了很多硬币,作为硬币收集爱好者,他们舍不得把硬币托运,因为托运的话会有遗失的风险,所以就有大量的人把硬币随身带上了飞机。当时的安检员觉得这些只是硬币,就没当回事,因为硬币在安全性上没有什么问题,但是没想到,这些随身行李如此之重,导致飞机在跑道上飞不起来。最后飞行员硬是把飞机“抬”了起来,这次意外引发了一些担忧,也给飞行员带来了很大的压力。
接下来,飞机要推出了。大家可能看到过推出飞机的车吧,一辆扁平的、像板车一样的车子,在我们看来,这辆车的动力应该很大,毕竟能把一架大飞机卡着轮子推出去。实际上,这辆车的动力不强,还比不上一辆高性能轿车的动力。为什么要推飞机的轮子呢?因为飞机的轮子没有动力系统,我们看到飞机在跑道上跑,这和汽车在地面上跑的原理是完全不一样的。汽车在地面上跑的时候,轮子有动力,车是通过轮子转动来前进的,而飞机在地面上跑的时候,是它的发动机在推动,所以你可以理解为飞机是在地面上靠着它的发动机往前飞,轮子只是在底下转而已,本身并没有动力。
飞机的安全性也在不断提高,这主要得益于技术的提高。现在大家常常使用GPS系统,飞机也会用GPS系统。GPS接收器通常需要锁定地表上空的4~6颗卫星,每颗卫星上都有时钟,这些时钟会实时发送信号,然后将它们汇集在一起,就能够算出地面上的具体位置。作者在书中谈到,按照相对论的理论,高空中快速飞行的卫星,在飞行的过程中,它经历的时间会变慢。事实证明,果然会变慢,而且是每天慢七百万分之一秒,这再一次证明了爱因斯坦是对的。有人觉得追究这七百万分之一秒有点吹毛求疵了吧,差别不大。但是你要知道,如果把它用在导航系统里,当时间变慢七百万分之一秒,和地面上真实位置的差距就是几千米,也就是说,你根本找不到你要去的地方,甚至差了几千米远。所以,我们知道相对论是非常管用的,得靠相对论才能够准确地调校那些时钟的时间,进而能够准确地算出地面上的具体位置,这是GPS的基本原理。
候机楼里特别有意思。在很多西方国家,候机楼里通常没有13号登机口,因为大家觉得不吉利。作者在书中顺便普及了一下迷信到底是怎么回事。为什么人们会觉得13这个数字不吉利呢?实际上这是一种复杂体系中的常见现象,叫集群效应。很有可能是因为起初某个农夫养的13头小猪全死了,或者有人住在13号房,结果家里失火了。在发生了一些随机事件之后,人们就认为13这个数字恐怕不好。当人们认为13这个数字不好以后,就会选择性接收更多与13有关的负面信息,于是13就变成了一个不好的数字,这就叫作随机分布事件的集群效应。为了解决这个问题,后来的很多航站楼就不再设计13号登机口。但是,没有了13号登机口后,立刻就出现了麻烦。有乘客说,14号登机口就是事实上的13号登机口,所以我也不愿意用14号口。如果这样妥协下去,那15号登机口也会让人忌讳。为了防止这种情况发生,英国的希思罗机场有一个特别有意思的设计,你会发现,12号登机口和14号登机口分别位于航站楼的两端,也就是说,你无法看到12号登机口挨着14号登机口,这样一来就可以减少人们对于13这个数字的敏感度,这特别好玩。
说说跑道吧。我以前坐飞机,总是怕刮风,但是自从看了这本书,我不再害怕了,我觉得刮风对于飞机来讲可能挺好的。当机场上有风的时候,飞机起飞可能会变得容易很多,比如飞机的起飞速度必须达到240千米/时,假如没有风,它就得自己加速到240千米/时才能够起飞,但是如果迎面有一股速度为80千米/时的风吹过来,那么这架飞机只需要加速到160千米/时就能飞起来了。所以,如果逆风飞,飞机起飞会快很多,还能省很多油,这就是风的作用。另外,你去仔细观察跑道,跑道两端都会有一个数字,而且这两个数字永远相差18,为什么呢?每隔10°,数字差1,那么从这头到那头正好180°,180°就差18,所以,所有机场跑道两端的数字都差18。飞机起飞时,有时候是从左往右飞的,有时候是从右往左飞的,这需要根据机场上的风向来决定,要保证飞机是逆风起飞,这就是与跑道有关的知识。
我还要告诉大家另一个小贴士,这是很多空乘人员分享给我的,如果你坐飞机时怕晕机、怕呕吐,那么在上飞机之前尽量不要吃水果,也不要喝碳酸饮料。我中过招,有一次飞机延误了很久,我就在候机室里喝了好几罐碳酸饮料,结果上了飞机后吐得一塌糊涂。为什么呢?因为气压不一样,体外的压力变小了以后,体内气压相对就大了,所以你体内的气体咕咚咕咚地往外冒,最后你就会呕吐。飞行前尽量也不要吃水果,因为水果吃到肚子里以后,就会产生气体,所以也要尽量地减少食用,避免体内产生太多气体。这是坐飞机的一个小技巧。除了我们刚刚说的机翼与升力的关系之外,飞机还有很多复杂的设计(见下图),比如各种操纵面、襟翼、副翼、整流罩、小翼、外襟翼等等,咱们就不展开讲了,因为这已经相当专业了。
这是天上的景观。我们要穿越种种云层,飞到云层之上。我要问大家一个问题,什么是云?很多人会不假思索地说,云就是水蒸气。不对,云怎么能是水蒸气呢?水蒸气是看不见的东西,比如说,咱们这间屋子里现在就有水蒸气,因为这间屋子里的湿度不为零,所以空气中肯定有水蒸气,但水蒸气是看不见的。那云是什么?云是水蒸气结合了空气中的小颗粒,所形成的小水滴。那既然是水滴,为什么不滴下来呢?其实是会往下掉的,云朵往下落的速度大概是一年下降一米。因为小水滴实在太小了,平均每一个小水滴的颗粒直径大概是一亿分之一米,所以,这种小体积的雨滴在空气中受到的阻力非常大,于是它缓慢地降落,一年降一米,基本上在它降落之前,风就把它吹散了,所以我们没有见到过一片云落在你们家后院。这就是天上的云。
这个云的分类真是让我开了眼界,云有52种之多,后来人们把它简化为10类,从0编号到9,一共10种。其中第9号云叫积雨云,体积十分庞大,云层很厚,它的最高点比其他云都高,所以英文里有一个说法叫“on cloud nine”。“on cloud nine”就是我在9号云之上,意思是“极为快乐”,当一个人很快乐的时候就可以说“我在9号云之上”。
也有更猛的鸟,比如斑头雁,我怀疑它们可能是迷路了,要不然不可能飞那么高。“斑头雁通常被认为是迁徙的鸟中飞得最高的,借助气流的推动,它们有些一天能飞行1600多千米。要做到这一点,它们必须爬升到9000米以上的高度。”飞机的巡航高度有时候差不多也就只有9000~10000米,它们却能飞到这个高度。“人们曾在8200多米的高空看到过大天鹅,甚至还有人在6000多米的高度上看到过绿头鸭。鸟类世界最高飞行纪录的保持者是一只秃鹫:人们曾在象牙海岸上空近11600米的高空发现过一只正在艰难飞行的黑白兀鹫。”飞行员肯定感到特别惊奇,竟然有一只大秃鹫在飞机附近飞,不幸的是这只鸟被吸入了飞机引擎,这只勇敢的秃鹫,最后葬身在发动机里了。如果鸟的骨骼不是很硬的话,发动机是能够承受的,在高温高压的作用下,那个骨头就碎掉了,飞机还能接着飞。一般来讲,我飞了这么长时间,坐了这么多次飞机,从来没在飞机上看到过旁边有鸟在飞。所以在飞机上,能够看到很多有意思的东西。