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      圣誕老人科學(xué)工作原理

      2017-01-10 12:04
      科學(xué)Fans 2016年12期
      關(guān)鍵詞:音速馴鹿穿墻

      圣誕老人在哪里

      圣誕老人住在芬蘭拉普蘭地區(qū)的羅瓦涅米的圣誕老人村(Santa Clauss House),在那里,你還能看到美麗的極光。

      如果你沒(méi)有時(shí)間去拜訪他的話,可以給他寫(xiě)信,信箱地址是:Santas Post Office FIN – 96930 Arctic Circle, Finland.

      說(shuō)到圣誕老人,他的原型是一位土耳其歷史上真實(shí)存在的主教,叫做圣·尼古拉斯(Saint Nicholas)。公元3世紀(jì)末,圣·尼古拉斯出生在地中海沿岸的潘特拉。他雖出身于一個(gè)富裕家庭,但從小心地善良,樂(lè)善好施,喜歡以匿名的方式贈(zèng)送給當(dāng)?shù)馗F人各種禮物。在公元346年去世后,他被尊稱為圣人,他的生前事跡后來(lái)就逐漸演變成今天的圣誕老人傳說(shuō)了。

      18億份禮物

      據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界人口總數(shù)約為70億,15歲以下兒童的人口總數(shù)約為18億,占到了世界總?cè)丝诘?6.8%。這么看來(lái),圣誕老人每年就要準(zhǔn)備18億份禮物,他可真是大手筆!

      要把18億份禮擺放起來(lái),可是非常占空間。假設(shè)每份禮物為邊長(zhǎng)20厘米的立方體,若是將它們疊成金字塔一樣的禮物山,最終可是會(huì)堆出邊長(zhǎng)350米,高350米的巨大金字塔!比世界上最大的胡夫金字塔更大!

      當(dāng)然,除了數(shù)量和面積感人之外,這些禮物的重量也是非比尋常的重!假設(shè)每份禮物僅有500克(比如一瓶礦泉水,或十個(gè)雞蛋的重量),計(jì)算一下的話,就是:

      時(shí)間問(wèn)題

      現(xiàn)在最重要的問(wèn)題來(lái)了——時(shí)間!雖然說(shuō)越早開(kāi)始送越好,但是再怎么也要等到晚上十點(diǎn)之后,不然孩子們根本沒(méi)睡著。如果拖得太慢的話,有些等不及的小朋友第二天一大早又起床了。綜合所有因素,圣誕老人最科學(xué)的工作時(shí)間,應(yīng)該是12月24日晚上10點(diǎn)到25日早上5點(diǎn)這個(gè)區(qū)間啦。

      這樣看一下,其實(shí)也只有7個(gè)小時(shí)而已!不過(guò)好在世界各地都是有時(shí)差的,只要圣誕老人一直不停地從東向西前進(jìn),就能追上時(shí)差。當(dāng)位于國(guó)際日期變更線西側(cè)的萊恩群島在12月24日晚上10點(diǎn)時(shí),國(guó)際日期變更線東側(cè)的庫(kù)克群島還是23日的晚上9點(diǎn)呢,而等到庫(kù)克群島來(lái)到25日早上5點(diǎn),可是在32個(gè)小時(shí)之后。所以,雖然看上去只有7個(gè)小時(shí),實(shí)際上圣誕老人可是有長(zhǎng)達(dá)32個(gè)小時(shí)的時(shí)間可以用來(lái)派送禮物。

      超音速馴鹿

      雖然看上去時(shí)間很充裕,但是要在32個(gè)小時(shí)內(nèi)送完18億份禮物,那就意味著每小時(shí)要送5600萬(wàn)人!那每分鐘就要送94萬(wàn)人!那每一秒就得送一萬(wàn)六千人!

      讓我們?cè)賮?lái)算一下,全世界的陸地面積大約為一億萬(wàn)千萬(wàn)平方千米,除開(kāi)沙漠、森林、農(nóng)業(yè)用地和工業(yè)用地等等,那么就算成是陸地上大約有5%是有人住的地方。如果假設(shè)平均每一個(gè)家庭有2個(gè)15歲以下的小孩,圣誕老人就要拜訪9億戶人家。如果我們把這些人家平均散布在地面上,每一個(gè)家庭的平均間隔距離也會(huì)有81米。這樣一來(lái),馴鹿要跑的全部路徑約為7200萬(wàn)千米,如果要在32個(gè)小時(shí)里跑完,馴鹿的速度就必須是音速的1900倍!真的是超音速馴鹿!

      送禮物?不,是扔禮物才對(duì)

      不過(guò)以上的思考只是圣誕老人單純繞著全世界跑了一圈所花的時(shí)間,還沒(méi)有考慮送禮物的時(shí)間呢。試想一下,每次向前跑個(gè)81米就停下來(lái),那么最高速度就必須達(dá)到音速的3800倍才能完成任務(wù)!

      既然時(shí)間這么緊張,圣誕老人一定會(huì)拋棄爬煙囪這樣浪費(fèi)時(shí)間體力的活動(dòng)。他一定是——穿墻而過(guò)!聽(tīng)起來(lái)似乎覺(jué)得是在搞笑,但是這種現(xiàn)象在自然界真的是會(huì)發(fā)生的!圣誕老人一定配備了“中微子”這樣神奇的“穿越”技術(shù)!

      當(dāng)圣誕老人穿墻而過(guò),直接在小朋友的房間里留下禮物時(shí),又會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)問(wèn)題,如果禮物也是跟他以音速1900倍的速度運(yùn)動(dòng),那么根據(jù)慣性定律,這份禮物就會(huì)以音速1900倍的禮物砸在墻上,而它的破壞力相當(dāng)于24噸的炸藥!

      不過(guò)別擔(dān)心啦,圣誕老人只需要將禮物朝后方以音速1900倍的速度丟出去!投出的速度與運(yùn)動(dòng)的速度互相抵消,禮物也能以速度為0的方式留下來(lái)了。

      你看,就算是傳說(shuō)中的圣誕老人,光靠幻想與神力也完不成那么多的工作量,必須依靠精密的計(jì)算與先進(jìn)的高科技,才能在圣誕節(jié)這天,順利地給全世界的人帶去幸福與快樂(lè)。

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