马匹拖建筑到底行不行，科学分析加勒比海盗5
距离加勒比海盗的第一部已经过去13年了。而5月底我们也终于迎来了加勒比海盗的第五部《死无对证》。
想想持续了如此之久的连续电影其实寥寥可数，除了星际迷航、速度与激情、007、碟中谍、星球大战、异形、哈利波特、生化危机、古墓丽影仅仅这，呃，好吧其实还是不少的。当然还有EVA、柯南这种有生之年系列。
不过加勒比海盗系列相比也算是比较独树一帜的。在“黄金时代的海盗”背景里，巧妙地结合了超自然的幻想主题。
但这并不妨碍我们的昆士兰科技大学副教授ichael Milford，在科学角度解析了《银河护卫队2》之后，再次瞄上《加勒比海盗5：死无对证》。
不过本篇涉及到一些剧透，比如被剧透的小编已经哭晕在厕所里……好吧，其实小编尽可能的删减了剧透的地方，是不是谢谢我哈？
顺便友情提示，本文非常的长，但是物超所值哦~小编开溜！
Credit：Disney Enterprises, Inc
绳索套过弯
萨拉查船长可能是最想杀死杰克船长的人了。毕竟杰克年轻的时候，曾经通过出色的车船技，将萨拉查的船只引入了死境——一大片礁石，从而害的萨拉查的船破人亡，当然并没有死透。而杰克船长通过将绳索套在了一块礁石上，完美的实现了一次“急转弯（bootleg turn）”。
这个办法非常有趣，和排水渠过弯有着异曲同工之妙。
Credit：123RF.COM
在过弯的时候，杰克的船只有非常明显的向内侧倾斜。当然啦，你肯定明白这是为什么。不过考虑到离心力（centrifugal force）这个词本身可能引发争议，为了照顾经典力学的惯性参照系和转动参考系两派，下面同时采用“缺少向心力”和“惯性离心力”两个词表达……
呃，好吧，简单点，我们还是叫做离心力（centrifugal force）好了。
但是水流在转弯的时候，流动情况和平时的情况大相径庭，再加上由于各种因素的原因，船只转弯的时候，不一定就会向内侧倾斜，还有可能出现向外侧倾斜。
哈！没想到吧！由于船只转弯的过程中，会受到离心力（centrifugal force）的影响（下图红色箭头）。而能够对抗这个力的只有船只受到的水流的力。
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船只只有个一个重心（下图黑白色点），在不考虑船只的货物对船体重心的影响下，可以将这个点视作重力对船只的作用点。
同理船只还拥有一个浮力中心（下图红白色点），这个中心跟随着船体的倾斜而移动，可以视作船体排开的水的体积的重心位置。
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左图中，水流的作用力线经过了重心的下方，低于重心的位置。而此时作用力试图以逆时针方向，推动船只向左倾斜。而此时浮力则是相反，试图将船只按照顺时针方向扭转。
右图中，水流的作用力线经过了重心的上方，高于重心的位置。此时与左图正好相反，作用力试图顺时针方向，推动船只向右倾斜。此时浮力依然起到了反作用力。
当然，这是简化后的效果，实际上船只一直处于动态的状态，浮力的中心也会因为船只的倾斜而改变。
不过在《死无对证》之中，绳索与船只相连的位置相比重心和浮力中心不知道高到哪里去了。所以非常大的可能是在重心的上方拉动船只，从而使得船只向礁石倾斜。所以从科学的角度看，没毛病。
抢劫银行
杰克船长有一个很大胆的想法，杰克计划利用马匹将一吨重的保险箱拖出银行。不过杰克选择的马匹可能有更大胆的想法。因为保险箱倒是没动，银行倒是动了，马匹把整个银行拖走了……
不过12匹马真的能够拉动一吨的保险箱一路小跑吗？那一栋建筑物的话呢？
其实一吨重的保险箱不在话下，但是建筑物的话就有点扯了。但是马匹远比我们想想的要强壮。在一本《The Book of Draft Horses: The Gentle Giants That Built the World》书中记载了两匹夏尔马拉动了近50吨。
而在某个不（You）存（tu）在（be）的视频网站上，有视频证明了两匹驮马拉动了5.4吨的砖块。
如果按照视频上的计算，12匹马完全可以拖动64吨的重物。这么看来，其实还是有可能的。
旋转断头台
《死无对证》里面可能最令人记忆深刻的，就是杰克船长即将被断头台斩首的时候，炮弹击中了断头台。然后刺激的来了：原本非常靠近杰克的铡刀，由于旋转又远离了杰克的脖子。
你肯定尝试过拽着绳子旋转某些物体，当速度足够的快的时候，绳子会被绷紧。
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为了避免杰克真的被斩首，就需要足够的转速产生从而抵消重力。我们假设断头台高4米，也就是旋转过程中的半径R。
那么我们计算一下旋转一圈时间T：
加速度= 4×π2 × r / T2
T2=4 × π2 × r / 加速度
T2=4 × π2 × 4 / 9.81
T =4.012秒
也就是说，断头台至少达到四秒一圈的频率才可以确保杰克船长的存活。在电影里面看起来还是快了很多的，所以没问题，杰克肯定能活下来，不然下面的剧情怎么办？
时钟派经度测量法（Longitude by chronometer）
在航海的时候，天文学家Carina使用了精密计时表——一种18世纪开始出现，并经过了长时间发展一种非常精准的高精度时计。
航海的时候，准确的得知经经度非常的重要，而精准的计时表就是航海发展过程中非常关键的技术之一。
纬度可以非常简单的得到，只需要通过观察正午太阳的高度（最高点）就可以判断。不过在海上，经度就非常难以判断了。但是人类的智慧还是非常的聪明的想到了很多种办法。
由于地球每24小时自转一周，也就是每小时转动15°。那我们只需要知道目前位置，和出发地位置的时间差，就可以得知两地的经度差。
举个栗子：比如我现在在海南岛向西出发，我只需要了解两个时间，一个是海南岛的时间为准，另一个是目前所在地的时间，那么当所在地和海南岛的时差到达一个小时的时候，就可以得知所处位置的在海南岛以西15°。那么求经度的问题就极大的简化为测量时差。
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那么重点就是得知当前所在地的时间，和出发地的时间。当前所在地的时间非常容易得到，通过测量竖立的棍子影子最短的时候，就是正午12点了。
问题来了，我怎么得知出发地的时间呢？
简单点，带块表啊！保持出发地的时间就行了。但是还有个问题，那个时候没有那么准的表……最好的钟表一个小时也也有15分钟的误差！
所以当时的科学家提出了各种替代方案，比如夜观天象，通过星辰的运转得知时间。比如我知道出发地午夜0点会出现月食，然后我观测，现在11点就发生了。那我就得知出发地现在12点了，就这样计算出了时差。但是这样其实也有误差，因为这个需要大量的经验，以及对天象的足够了解。
然后科学家分成了两派：一派疯狂的观测天象，研究星辰运转，叫做天钟派；另一派疯狂做表，希望更加准时，叫做时钟派。
而之后时钟派的精髓，就在于不断发展出现的精密计时表。这也让水手可以更加有效，更加安全的航海。在达娃·索贝尔的《经度:寻找地球刻度的人（Longitude: The True Story of a Lone Genius Who Solved the Greatest Scientific Problem of His Time）》一书中，详细记录经度测量的发展，是本非常不错的书。
当然了，小编要跑题说一下在索贝尔书记录的其他测量方式。
在索贝尔的书中，专门记载了一种叫做感应散的方式，简单来说是时钟派的分支。由于17世纪末两大派的争论不休又都不能秒杀对方的时候，众说纷纭方案中最有趣的一个。
且听我慢慢说。
首先这个方案需要使用到一个非常神奇的疗伤圣药，就是感应散。那时候的人们相信这种圣药可以非常有效的治愈伤口，只需要洒在伤口或者你的衣服上，甚至都不用撒到身上就可以远程疗伤！比如洒在从你伤口处取下的绷带上就有疗效！
但是感应散有个副作用，就是疗伤的时候会特别的疼，被治疗过的伤员疼的嗷嗷叫。
广大群众的脑洞大开的想了一个绝妙的办法！就是先捅狗一刀，然后把狗带到船上。同时，把绑过狗的绷带留在岸上。让岸上的人每天中午12点往绷带上撒了点感应散。由于感应散可以远程疗伤，还极其疼痛。所以这个时候狗会疼的嗷嗷叫。这个时候船员听到狗叫嗷嗷叫，就知道出发地是正午12点了。正好就能计算时差了！简直完美的解（m）决（d）方（z）案（z）！
不过有个问题，由于感应散是疗伤圣药，狗的伤口会逐渐长好。那不就没办法得知岸上的时间了吗？
那就再捅一刀！
不过这个方案并没有推广成功。原因你懂的。不过我到是觉得《死无对证》里面带条狗是个不错的选择……
好吧，电影里能看到几百年前航海导航的方式，也是件蛮有趣的事情。同时也符合科学，没问题。
总结
电影除了动作元素，科学方面也没有太大的问题，尤其在海航导航方面的细节非常严谨，电影里多次出现天文学家Carina重新校准天文望远镜，或者使用精密计时表计算经度。
如此符合科学的电影也非常难得了，只是不知道杰克船长被固定在断头台上跟着一起旋转的时候，脖子受不受得了，起码是蛮疼的……
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