自序
我从小就是一个漫画迷,但跟大多数漫画迷一样,高中的时候我放弃了这一爱好,转而去追女孩子了。我母亲理所当然地趁机扔掉了我的所有“藏品”。几年以后,我读研究生时,又重新捡起了这个爱好,我把看漫画当成是疏解写论文压力的一种方式。现在,作为一个成年人,我的漫画藏品已大致恢复到高中时期的规模(我妻子称其为“火灾隐患”),但为了安全起见,我还是不让我母亲靠近我的藏品。
1998年我在明尼苏达大学当物理老师,学校开了一门新课程叫作“新生座谈会”。这是面向大学新生开设的一种小型的座谈会形式的课程,学生可以得到学分,但并不绑定具体课程。学校鼓励教授们发掘不落窠臼的话题,具体课程包括生物伦理学和人类基因组,红色(化学课程),贸易与全球经济,从沙盘到华尔街的复杂系统等。2001年,我开设了一门物理学课程,叫作“我从漫画里学到的物理学万象”。这门课程讨论的是传统物理学的基本知识,但我没有使用弹簧承受的重量、从斜面上滑落的物体等例子,我所用的例子都来自超级英雄四色漫画,着重讲述的是漫画里正确运用物理学知识的场景。
尽管本书的灵感来源于那门课,但这并不是一本教材。本书面向非专业人士,即那些希望以不太痛苦的方式学习现代科技生活背后的基础物理学知识的读者。书里讨论的话题包括力与运动、能量守恒、热力学、电与磁、量子力学、固体物理学和材料科学;书中也解释了真实的应用案例,比如汽车安全气囊、晶体管、微波炉等。我希望读者能全身心地享受这杯超级英雄冰激凌圣代,而不会意识到我偷偷摸摸给你吃了些菠菜。
本书既要献给漫画书的忠实粉丝,也要献给那些分不清蝙蝠侠和人蝠的人。因此,我会讲一讲漫画里那些超级英雄的历史和背景。为了介绍某个特定的超级英雄或者故事所涉及的物理学知识,我会用到不同漫画里的关键情节。所以,对于没有看过这些漫画的人来说,可要小心剧透的危险了。
如果读者希望找到相关引文的原始资料来源,可以参看本书末尾。我列出了参考书目以及最新版本的漫画书单。漫画封面上印刷的日期并不表示它初次上市的时间。为了延长销售时间,这个日期表示的是这本漫画退货给出版商的时间。为了吸引爱好收藏首期杂志的新读者,有时候漫画会重新开始编号,但漫画名称保持不变。如果没有特别说明,这些编号指的都是首印时使用的编号。我在本书最后的注释里列出了每本书的编剧或漫画师,有些人(墨线稿作者)没有出现并不代表他们对于最终的漫画作品没有贡献(这和“追本溯源”不是一码事儿),而只是反映了一个客观事实,即编剧或漫画师对某一个漫画场景中的物理学知识负主要责任。
漫画里关于物理学的所有讨论都会引起物理学家和漫画粉丝的仔细审视,这两种人都以其对细节的关注而著称。我所选取的每一个案例刚好都可以解释一个特定的物理学原理。有时,最新一期的内容可能会与我在本书中解释的超能力的原理相矛盾。考虑到这些人物在不同的漫画里已经存在了半个多世纪,肯定会有与我所做出的解释相反的例子。因此,在多数情况下,对超级英雄的超能力的物理学解释只是提供了对他们这种天赋的一种可能的解读,漫画迷们敬请注意,本书并不是要对那些人物的超能力和经历做出一种确切的解释。
此外,也请物理学同行们注意,本书是写给非专业读者的。我会尽可能地把事情简单化,但我也承认,现实世界中存在很多不完美的地方,也更为复杂。如果对书中的多数内容进行详尽的讨论,几本书也讲不完,正如在阿兰·摩尔和戴夫·吉本斯所著的《守望者》中曼哈顿博士最后说的那句话:“万物无终点,阿德里安。万物永无终点。”
物理学世界中所使用的语言从本质上说都带有数学性质。这是一个深奥的哲学问题(物理学家尤金·维格纳称其为“数学的不可思议的有效性”),所有研究过这个问题的人都深感困惑与不安。在一本关于超级英雄漫画的书里,我很想一点儿数学都不涉及。但这绝对是骗人的,就如同在一本介绍毕加索的书里却没有配上他的画,或者在一本关于爵士乐历史的书中没有附赠CD(激光光盘)一样。想要好好讨论物理学,数学必不可少。
读者可能会说自己不懂数学,或者没办法用数学思维思考。但在本书里,我们需要知道的就只是1/2+1/2=1。如果1/2+1/2=1对你来说还可以接受,那么2×(1/2)=2/2=1应该也不难,很显然两个半个就是一个。这简单到让你不敢相信自己已经用上了代数知识(自从高中毕业后,你就再没想过会用上它)。
很多学生早就发现,代数中有个小窍门:如果有一个等式成立,比如1=1,那么我们可以在等式两边同时加上、减去、乘以或者除以(除数不为0)任一数字,等式仍然成立。所以,如果我们在1=1这个等式的左边和右边同时加上2,就会得到1+2=1+2或者3=3,这个等式仍然成立。如果我们在1=1这个等式的左边和右边同时除以2,就会得到1/2=1/2。因为1=1,所以1/2+1/2=1,即2/2=1。现在我跟各位读者约定:如果在出现数学等式的时候,你能做到不紧张,那么我用到的数学知识也不会比这个例子更复杂。数学能够让你畅通无阻,你的数学知识有益无害。但如果你想计算本书之外的某种情况下的速度或者力,你也可以应用本书教授的方法。不管怎么说,我向你保证,书的最后绝对没有小测验!