图片：我自己画的当某个人被打出太空时的草图

超人十分强壮，以至于他能做任何事情，对吗？那么他能够用力去揍一个人最后使那个人飞到太空吗？让我们来探讨一下吧。

太空距离我们有多远？

当我提起太空（space）时，你会认为我指的是“外太空”。但是太空有多高呢？地球的大气层不仅仅就停留在某些高度。不，与之相反，随着高度的上升空气的密度会随之降低，直到你甚至没有办法检测到空气为止。但是对于这个问题，我们必须选择一个高度。我现在要将高于地球表面420千米的空间定义为“太空”。也许你会问为什么？但为什么不呢？这大概就是国际宇宙空间站所在轨道的高度，所以我认为这个是一个很好的选择。

被打的那个人速度需要达到多快？

我是指被超人揍了之后的速度。让我们先来看看一个人运动的初速度v0。如果这是在物理概论课程里的一道题的话，我希望你考虑一下动能定理。

我们假设被超人打的那个人是他的克隆人，称之为超人-b，当然只是举个例子。如果我将超人-b和地球作为一个系统，然后除开超人对超人-b做的功外系统中就没有其他外力做功，那么能量的变化就有两种，动能和重力势能。

我知道这些变量的大小。如果我带入我知道的数值，那么我就会得出一个2778米每秒（6214英里每小时）的发射速度。是的，这很快，但实际上超人-b的速度需要更快。这是为什么呢？空气阻力就是原因。

在空气阻力存在下的发射速度

以下是超人-b在被超人打飞后的受力分析：

我会用下面两个公式来计算地球重力和空气阻力的大小。

对于重力，M和m分别代表地球的质量和超人-b的质量，r是超人-b与地心的距离。当超人-b离太空越来越近时，重力的大小就会减小。

对于空气阻力，A是指物体的迎风面积，C是由物体形状计算出的空气阻力系数。ρ是空气密度，当你离地面越高，空气密度就越小。所以，可以看出空气阻力会随着速度以及高度的变化而变化。实际上，空气阻力系数也取决于速度，但是在这里我们把它当做常数。所以，这不是一个这么简单的问题。

让我们对一些数值进行估计。我假设超人-b与普通人有着一样的体型。也许他的质量是70kg。对于AC的大小，我们需要基于跳伞运动员的极限速度来估计。如果一个跳伞运动员下降的极限速度为120英里每小时（54米每秒），那么空气阻力就会等于跳伞运动员的重力。也就是说AC等于：

因为跳伞运动员的极限速度实在接近地球表面时达到的，所以我能用mg来近似作为他的重力。同理，我们也可以用1.2kg/m3来作为空气密度。将这些数值带入我们可以得出AC的大小大概为0.392 m2。但是我会恰好取0.05 m2作为AC的值。这又是为什么呢？因为之前的计算是基于一个处于典型跳伞运动的跳伞运动员。如果超人-b是以头朝上的方式“发射”出去，那么他会有一个小很多的迎风面积。也许会太小，但是这是可以的。

还有一个问题就是我们必须处理持续变化的空气阻力。走运的是，我以前曾经看过在高海拔的空气阻力的数据。是的，红牛最高太空降落项目（Red Bull Stratos Space Jump）就是从一个空气密度远远低于地球表面的一个点开始的。在下降速度的计算过程中，我用了如下这个空气密度的模型。

这个模型并不完全适用于极其高的海拔。所以我只在100km以下使用这个模型，在更高的高度我们假设空气密度是可以忽略不计的。是的，我知道这样不对，但是对于这个问题来说还是可行的。首先，我会尝试去展现超人-b超级快的初始速度。将高空中的空气密度忽略会降低初速度需要达到的大小。同时，当超人-b到达那么高的高空时，他不会运动那么快了，此时空气阻力也会变得很小，尽管我还假设在那儿有一些空气。

那么现在呢？我还是无法直接计算出我们所需的初速度。但是我可以选择一些初速度并且创造一个数字模型，来看在这些速度下超人-b达到的高度。然后我可以一直增加我选择的初速度的大小直到我得到想要的高度。对于挑选的每一个初速度，我会将运动以很短的时间进行划分。在每一小段划分的运动中，我会做如下的事情（这些就是数值计算的基础原则basic principles of a numerical calculation）：

• 计算每个高度的空气密度
• 用高度、空气密度以及当时的速度来计算出重力和空气阻力
• 根据力的大小，计算出在这一小段时间内动量的变化
• 根据动量，计算出在这一小段时间内高度的变化

看起来很复杂，但其实还好。这是一个当超人将超人-b以2778米每秒（从上文得知）击出时超人-b到达的高度与经历的时间的函数的图像。

我们可以看出，在这一个问题中，超人-b并没有达到420km。甚至没有接近。现在我们只需要保持增长发射速度直到到达我们所需要的速度。以下是一个初始速度（最高 105 m/s）与能够达到最高高度的函数的图像。

尽管在 105 m/s这个速度，超人-b也只能够达到13km这个高度。这个结果让我有些失望。我原先以为我可以让超人-b飞得再更高一些。但是如果我在海拔为8.5km的珠穆朗玛峰上来解决这个问题呢?如果是这样，空气密度会更低，也许我会达到更高的高度。

这样好一些了，但是依旧没有达到外太空。好吧，我们只是说超人一拳击飞了超人-b，并使超人-b有了初速度（在被打了后速度变为105 m/s），但是超人-b依旧没有飞出太空。他只是到了很高的地方。他能进入外太空吗？至少用我的空气阻力模型是不行的。也许有一种方法可以，但绝对不是我这种方法。

那么超人的那一记重拳打击呢？

好吧，我们说超人打超人-b那一拳确实十分用力。用力到超人-b能够达到105 m/s的速度。那么会发生什么？我们假设那一拳正中下巴，一记上勾拳。这是超人-b在接受那一拳时的受力分析。

在这里，超人-b在经历了Δy的距离后，由初速度为零达到了的105m/s速度。超人的力要多大才能达到这个速度呢？我会忽视重力（真的，在这个例子里，重力的影响实在太小），然后使用动能定理。如果超人-b是受力物体，那么只有超人在做功。

这就是超人-b所承受的来自超人拳头的力的平均大小。我唯一没有顾忌的就是在承受拳击后超人-b移动的距离。我认为0.75米会是一个适宜的估计。以此，可以计算出力的平均大小是4.67 x 1011牛。

假设超人的拳头与下巴的接触面积为70平方厘米（我是用我自己的拳头的截面来做的估计的，当然我将超人的拳头放大了些）。那么在这一拳中超人-b的皮肤承受了多大的压力呢？

这真是一个很大的数字。一个水中呼吸氧气筒的压力为3000磅每平方英寸，而它的钢罐却有四分之一英尺的厚度。我想表达什么?我只是在想超人能否如此用力的击打超人-b？我认为他的拳头会直接打爆超人-b的头。我知道，显而易见。

那么超人的脚与地面的接触面又承受着怎样的压力呢？超人向下对地面的力的大小大致等同于他对超人-b的作用力。当然，他的脚与地面的接触面积可能要更大一些，但是压力依旧是巨大的。我十分肯定他会被自己击出的那一拳反作用推入地里。

超人-b又怎么了呢？

如果超人-b的质量为70kg，那么我就可以得出在这一拳中他的平均加速度，就是用力除以他的质量（同上，重力相比起来是很小的）。他的平均加速度会达到6.67 x 109 m/s2。

不如假设超人-b是由两部分组成的。他的脑袋质量为7kg，他身体的其他部分质量则为63kg。超人正好打到超人-b的脑袋上。那么为什么超人-b剩下的部分也会加速呢？当然，他的脑袋与他的身体是联系在一起的。也就是说超人-b的脑袋用脖子拉着他的身体。为了使他的身体达到与脑袋相同的加速度，必须要有一个大小为4.2 x 1011 牛的力。

一艘尼米兹号级的航空母舰的质量大概为 9 x 107 kg。为了能产生于超人的脖子承受的力的大小一样的力，你需要将把他挂起来然后将4500艘航空母舰挂在他的脖子上。我不知道你是怎样的，但我认为他的脑袋会掉下来（况且全世界也没有4500艘这么大的航空母舰）。

回到最初的问题。超人能一拳把某个人打上太空吗？答案是不能，原因如下。

• 如果你计算空气阻力，你的初速度越高空气阻力就越大。而这是不可能发生的。
• 就算超人确实十分用力的击打某个人，超人的拳头也很可能会打穿目标的脑袋。
• 如果如此用力的打某个人，超人的脚也会直接陷入地面。
• 被击中的人的加速度实在太大以至于他的脑袋会与身体分离。

剩下的问题可以作为作业。超人需要多少能量才能打出这样的一拳？如果他的能量都来自于太阳，那么他需要多久来充能呢？

当然，我知道，超人不是真实存在的。我只是很期待在这篇文章发出后网上激烈的争论而已。

• 原文来源：wired.com
• 原文标题：Could Superman Punch Someone Into Space? | Wired Science | Wired.com
• 原文地址：http://www.wired.com/wiredscience/2013/06/could-superman-punch-someone-into-space/