漫谈《神探伽利略1》 中的科学

最初看《神探伽利略》,剧中汤川准教授这个主人公的名字就吸引了我。作者东野圭吾为什么会让这个物理学家主人公姓汤川这个姓氏呢?我想这是否源于日本一个几乎家喻户晓的理论物理学家汤川秀树?汤川秀树是1949年诺贝尔物理学奖获得者,他是第一个获得诺贝尔奖的日本人,因此在日本具有极高的知名度。在此日剧中提到汤川准教授工作的单位是“帝都大学”,这与汤川秀树曾经工作的帝国大学也是暗中契合的。

桥段:几个不良青年经常深夜在街上开着摩托车大喊大叫,惹得附近街坊对他们深恶痛绝。一个为盲人录音讲故事的中年人经常被他们打断录音,愤恨之余便打算通过激光谋害被他斥之为“人渣”的这些青年。激光点燃了其中一个青年的头发,使得他看起来像是“自燃”而亡。

原理:这一集中所用到的杀人方法与一般常规的有所不同,是用激光让人体产生自燃。在情节的设计上,则依靠一个寻找红色的“线”的小女孩来承上启下推动剧情的发展, 唯一美中不足的是,剧情没有从科学上解释为什么激光能够让人体自燃,虽然汤川猜想与等离子体火焰有关——因为剧中的激光本身不可能产生让人体的骨骼都化为灰烬的能量。

在这里,我觉得确实有点生硬,至今还没有用激光来点燃等离子体的相关学术报道,只听说过用微波来产生等离子体火焰。在剧中,死者的身体上为什么会产生等离子体,则是没有明确说明的。一般的等离子体火焰也可以用很高的电压来驱动,那个技术叫电感耦合等离子体——这些知识在电视剧里都被跳过了。

第一集基本是讲了光的反射原理,激光作为一个准直性很好的光源,具有很小的光斑,通过镜面反射后可以拐弯,不过从科学角度来说,不同的激光所需要用到的镜面反射材料不同。激光的不同在于其波长的不同,比如剧中提到的红线,是由氦氖激光器产生的肉眼可见的红光。

而实际用于杀人的,则是功率更大、肉眼看不见、由CO2激光器产生的红外光——这种激光划开一张纸、划破一本书也是很容易实现的。在剧中,红光是瞄准用的,而CO2激光器产生的红外光是肉眼看不见的,被用来做杀人利器。

为什么有的光人的眼睛可以直接看到,有的光人的眼睛看不到?这是因为人类是在太阳系这个环境中进化出来的,太阳作为一个黑体辐射的光源,其表面温度是5800℃,而根据维恩位移定律则可以算出,太阳光辐射的最大辐射波长在500纳米附近。所以人的眼睛对500纳米为中间值的光波长范围最敏感,肉眼可见的光波长氛围为:390纳米至780纳米之间。

桥段:一个卧病不起的孩子说:自己在高烧中灵魂出窍,身体飘浮到空中,飘过阻挡窗前的工厂楼房,看到了河岸上的一辆红色小汽车,从而成为一起命案的唯一目击证人。这到底是小孩子有特异功能?还是小孩子为了赚取媒体眼球在撒谎?

原理:实际上,小孩既没有灵魂出窍也没有特异功能,他是看到了“海市蜃楼”现象。在高温的天气里,沙漠里因为地面温度很高,接近地面的空气因为温度升高密度变小,这个区域里光的传播速度比高空中光的传播速度快,这种在密度不均匀的介质中可能会产生所谓“海市蜃楼”的现象,这在物理上叫做“全反射”,这是前几年华人诺奖得主高锟所发明的光纤的工作原理,也是胃镜的工作原理——“全反射”是光的折射的一种特殊情景。

在剧中发烧的小孩就是通过光的折射看到了犯罪嫌疑人停在河边的红色小汽车的。

在电视剧里,河边停着的红色小汽车离这个小孩子的家有几百米的距离(中间隔了一个工厂)。当天工厂发生液氮泄漏事故,导致附近的地面温度变低,地面附近的空气密度变大,而高处的空气温度高,所以密度小,这个情节就好像我们看水中的鱼,实际的鱼的深度比我们看到的要深。

但是,电视剧里小孩子在他的画本上画的是一个车的倒影,这就有点讲不通了,因为这里发生的仅仅是光的折射,让本来低于视线位置的车子看起来浮在空中了,并不是反射现象,所以小孩子看到的车子应该不是倒影,编剧在这里因为对物理理论的掌握比较模糊,所以搞混了。