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漩涡丨混乱博物馆

2018-10-22 23:30:16 作者:混乱博物馆chaosmuseu 阅读:载入中…

漩涡丨混乱博物馆

  著名的日本漫画家伊藤二有一部很著名的漫画,《漩涡》,这是一个典型的东方幻想故事,像聊斋志异一样不可思议事情就是没来由地发生了,这种不可理解强烈加深了故事中螺旋符号唤起的恐惧感

  但是对我们来说,故事中的漩涡事物本来就非常值得讨论,它既联系到我们曾经讲述过的故事,也带出了许多新的话题

  文字稿-

  伊藤润二有一部很著名的漫画,《漩涡》,故事从男主角父亲对螺旋图案痴迷开始,逐渐展开了黑涡镇上古老的漩涡诅咒——不可思议的事情无缘无故地发生,这是一场东方式的非严肃幻想,但要严肃地思考起其中的故事元素,我们就踏上了温故知新旅程

  故事最先展现的漩涡是蜗牛的壳——我们刚好在往期节目了解过它:等角螺旋是动点相对于定点的连线,以恒定角度旋转离开形成的螺线,能容下一个物体一边放大一边滑动,所以软体动物生长而形成的外壳必定能构成等角螺线。

  类似的,在粒子物理研究常用一种气泡室:当带电粒子穿过装满液态氢的容器,就会将液态氢加热汽化沿着路径形成一连串的气泡——而如果给容器里加上平行的磁场,就能使粒子圆周运动,但粒子又在损失动量,这样的路径最终也将是等角螺线,我们可以据此轻松算出粒子的各项数据

  但随着故事发展男主角的母亲患上了针对漩涡的特殊恐惧症,于是刺坏了自己的耳蜗——这个耳蜗就不是等角螺线了:我们也曾经讲述过,耳蜗中容纳着感受声音的基底膜等结构,它们的宽度变化非常微小,所以当耳蜗为了节省空间盘绕起来,它形成的螺线就更接近等速螺线。

  空气流水中的漩涡当然是更加重要的符号,它们贯穿了整个故事。漩涡,或者在流体力学中称为“涡旋”——也就是流体环绕某个轴旋转运动的区域。流体中的各种扰动都可能引发涡流——比如快速流动时形成的湍流(turbulence)就充满了各种尺寸的涡流,在暗礁多变的浅海,潮汐涨落经常出现巨大的持续性的漩涡——而且在没有外力情况下,漩涡总是越靠近中心流速越快,液体的压强越低,也就意味着进入漩涡中的物体会受到指向中心的压力,越卷越深,因此自古以来就是船只航行的不安全因素

  当然我们更熟悉流体从一个缺口高速泻出时的涡旋,比如冷空气穿过热空气,使热空气急速上升形成的龙卷风;而东亚人更熟悉大尺度的气旋,比如热带海面受阳光照产生的低压升腾而起,周围的空气由此填补过来,这种辐射运动的尺度相当大,足以受到地转偏向力的影响,由此形成了初始的扰动,随后水蒸汽凝结时释放的潜热又形成了持续的正反馈,就可能发展为巨大的气旋,乃至最后的台风

  而对于太阳系其它的气体巨星,比如木星大气不同方向气流高速摩擦着,展现出了持续的开尔文-亥姆霍兹不稳定,在木星的云层表现为数百个直径上千公里的漩涡,大红斑是其中最著名的一个,它已经存在了350年,长轴4万公里,短轴1.4万公里,足以容纳两三个地球进去了。

  故事里最著名的一个场景,是女主角和同学长出了夸张而华丽的发卷,并为此勾心斗角——说起来,这是一件挺奇怪的事情,因为大多数哺乳动物毛发都不会弯曲,唯独人类常常有高度蜷曲的毛发,在热带地区尤其明显,在临近非洲的欧洲也不乏大波浪的发质,而在亚洲和美洲就以直发占据了绝对优势——一种理论是我们作为热带动物饱受上方直射的烈日头发因此就在进化中变得蜷曲以屏蔽过量的炙烤和紫外线,同时有数不清的声音在提出其它的看法

  无论如何,头发蜷曲在生长上与牛科动物弯曲的犄角一样,都是角蛋白在不同位置积累速度均匀结果,所以卷发的横截面往往不是正圆形。另一方面,头发又是人类第三性别的重要因素,西方人从罗马时代就以精致蓬松的卷发为时尚,但直到1872年,人们发明了永久的烫发技术:在湿热的还原氛围下,头发角蛋白中的二硫键断开,在其它位置上重新建立,最终改变了头发的整个形状。随着整个世界卷入西方建立的新秩序,将直发烫成卷也就风靡了东亚。

  继卷发之后,伊藤润二还特别提及了惊奇盒中突然蹦出来的弹簧。在工程史上,螺旋形的弹簧是一个巧妙设计,相比直弹簧,螺旋弹簧的形变分散于整个弹簧,将拉伸与压缩转变为扭曲,用更小的空间和更少的材料储存了更多的势能,同时大大降低了材料形变的风险——特别值得一提的是,机械表里还有一根螺旋的游丝,它的周期性摆动与擒纵结合起来,使发条弹簧中储存的能量在相当长的时间里一点一点地释放出来,这才有了指针的滴答作响。

  当然,故事毕竟是故事,在这部三卷本的漫画里,还有着数不清的单纯幻想,而那才是艺术作品像漩涡一样引人入胜地方

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