圣诞老人科学工作原理

2017-01-10 12:04
科学Fans 2016年12期
关键词:音速驯鹿穿墙

圣诞老人在哪里

圣诞老人住在芬兰拉普兰地区的罗瓦涅米的圣诞老人村(Santa Clauss House),在那里,你还能看到美丽的极光。

如果你没有时间去拜访他的话,可以给他写信,信箱地址是:Santas Post Office FIN – 96930 Arctic Circle, Finland.

说到圣诞老人,他的原型是一位土耳其历史上真实存在的主教,叫做圣·尼古拉斯(Saint Nicholas)。公元3世纪末,圣·尼古拉斯出生在地中海沿岸的潘特拉。他虽出身于一个富裕家庭,但从小心地善良,乐善好施,喜欢以匿名的方式赠送给当地穷人各种礼物。在公元346年去世后,他被尊称为圣人,他的生前事迹后来就逐渐演变成今天的圣诞老人传说了。

18亿份礼物

据统计,全世界人口总数约为70亿,15岁以下儿童的人口总数约为18亿,占到了世界总人口的26.8%。这么看来,圣诞老人每年就要准备18亿份礼物,他可真是大手笔!

要把18亿份礼摆放起来,可是非常占空间。假设每份礼物为边长20厘米的立方体,若是将它们叠成金字塔一样的礼物山,最终可是会堆出边长350米,高350米的巨大金字塔!比世界上最大的胡夫金字塔更大!

当然,除了数量和面积感人之外,这些礼物的重量也是非比寻常的重!假设每份礼物仅有500克(比如一瓶矿泉水,或十个鸡蛋的重量),计算一下的话,就是:

时间问题

现在最重要的问题来了——时间!虽然说越早开始送越好,但是再怎么也要等到晚上十点之后,不然孩子们根本没睡着。如果拖得太慢的话,有些等不及的小朋友第二天一大早又起床了。综合所有因素,圣诞老人最科学的工作时间,应该是12月24日晚上10点到25日早上5点这个区间啦。

这样看一下,其实也只有7个小时而已!不过好在世界各地都是有时差的,只要圣诞老人一直不停地从东向西前进,就能追上时差。当位于国际日期变更线西侧的莱恩群岛在12月24日晚上10点时,国际日期变更线东侧的库克群岛还是23日的晚上9点呢,而等到库克群岛来到25日早上5点,可是在32个小时之后。所以,虽然看上去只有7个小时,实际上圣诞老人可是有长达32个小时的时间可以用来派送礼物。

超音速驯鹿

虽然看上去时间很充裕,但是要在32个小时内送完18亿份礼物,那就意味着每小时要送5600万人!那每分钟就要送94万人!那每一秒就得送一万六千人!

让我们再来算一下,全世界的陆地面积大约为一亿万千万平方千米,除开沙漠、森林、农业用地和工业用地等等,那么就算成是陆地上大约有5%是有人住的地方。如果假设平均每一个家庭有2个15岁以下的小孩,圣诞老人就要拜访9亿户人家。如果我们把这些人家平均散布在地面上,每一个家庭的平均间隔距离也会有81米。这样一来,驯鹿要跑的全部路径约为7200万千米,如果要在32个小时里跑完,驯鹿的速度就必须是音速的1900倍!真的是超音速驯鹿!

送礼物?不,是扔礼物才对

不过以上的思考只是圣诞老人单纯绕着全世界跑了一圈所花的时间,还没有考虑送礼物的时间呢。试想一下,每次向前跑个81米就停下来,那么最高速度就必须达到音速的3800倍才能完成任务!

既然时间这么紧张,圣诞老人一定会抛弃爬烟囱这样浪费时间体力的活动。他一定是——穿墙而过!听起来似乎觉得是在搞笑,但是这种现象在自然界真的是会发生的!圣诞老人一定配备了“中微子”这样神奇的“穿越”技术!

当圣诞老人穿墙而过,直接在小朋友的房间里留下礼物时,又会产生另一个问题,如果礼物也是跟他以音速1900倍的速度运动,那么根据惯性定律,这份礼物就会以音速1900倍的礼物砸在墙上,而它的破坏力相当于24吨的炸药!

不过别担心啦,圣诞老人只需要将礼物朝后方以音速1900倍的速度丢出去!投出的速度与运动的速度互相抵消,礼物也能以速度为0的方式留下来了。

你看,就算是传说中的圣诞老人,光靠幻想与神力也完不成那么多的工作量,必须依靠精密的计算与先进的高科技,才能在圣诞节这天,顺利地给全世界的人带去幸福与快乐。

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