【明報專訊】《壯志凌雲：獨行俠》風靡全球，主角湯告魯斯更獲美軍頒授「榮譽海軍飛行員」。湯告魯斯堅持電影以實景拍攝，戰鬥機垂直向上飛，湯告魯斯要抵受9g 的g 力，面容扭曲。究竟什麼是g 力？9g 又如何？今期我們先由陳志宏博士打頭陣，一起想像湯告魯斯坐在戰鬥機上是什麼滋味。
簡介：為什麼小鴨游泳要排成一排？空虛、寂寞時一定會覺得凍？世界千奇百趣的問題十萬個，科普從來不嫌多。新欄目我們請來港台科普節目「真係好科學」主持繼續一起探索科學的舊聞新知，每期解答一條問題，介紹一位科學家。希望讀者即使聽不出什麼大道理，至少感覺非常親切，在日常生活中發現科學的趣味。
"什麼是g力？"
駕戰機衝天飛 承受1600磅g力
先回顧《壯志凌雲：獨行俠》（Top Gun: Maverick）的劇情，湯告魯斯飾演的「獨行俠」奉命訓練一班年輕精英飛行員，以執行秘密轟炸任務，飛行員要高速超低空飛行，最後依山勢爬升再俯衝以摧毁目標，過程中飛行員要承受9g的g力。為了呈現戰鬥機爬升時，飛行員身體被壓、面容扭曲的真實感，湯告魯斯堅持電影要無電腦合成影像（Computer-generated imagery）、實景拍攝。演員皆要接受3個月飛行訓練，坐上真實的F-18戰鬥機，感受真實的g力，g力高達8g，約1600磅。
腳踏大地 承受1g
那究竟什麼是g力？g力（gravitational force equivalent）可以理解為重力，我們把站在地球表面感覺到的地心吸力稱為1g，代表我們正承受1g的重力。g的數值愈高，感覺到的重力愈大，月球的g只有地球的六分之一，人類在月球上感覺會比地球輕。「Top Gun入面感受到的g force，2g、3g、4g、5g，最後直情去到9g，意思是他比正常人承受了9倍的重力。」陳志宏比喻，每高一個g，就好比有多一個自己壓在身上，9g即是有9個你壓住你自己。
所以湯告魯斯在戰鬥機上被壓得面容扭曲，不過如果有9個你壓住你自己，除了面容扭曲，你的肺部、血管、身體所有部分都會被擠壓，導致呼吸、血液循環不暢順，甚至腦部缺氧而昏厥，稱為g力昏迷（g-force induced loss of consciousness, G-LOC）。電影中，有飛行員訓練時因為抵受不住g力（重力）而G-LOC，差點墜機。「普通人，像我們這些身體不是太強壯，沒有運動習慣的人，2g、3g已經可以暈低，但對比較強壯、一般戰鬥機飛行員來說，他們要抵受到5g、6g。」如果想提升自己對g力（重力）的承受能力，可以進行訓練，如戰鬥機飛行員和太空人會坐進高速轉動的離心機，透過訓練肌肉控制血液流動，習慣在高壓環境下維持正常呼吸和血液循環，能夠抵受9g。
"日常生活中的g力"
感受g力不難 玩氹氹轉、搭𨋢超有感！
我們這些腳踏實地的普通人，無緣坐火箭上太空，也不像湯告魯斯可以坐戰鬥機，日常生活中有幾何會感受到額外的g力（重力）？陳志宏說其實很經常發生。只要我們身處動態環境，被改變運動方向，如坐公園的氹氹轉、過山車、跑車，或巴士急劇轉彎，甚至搭升降機都有機會感受到比平時大的「力」。試想像，你在地下那層入升降機，升降機向上升的一剎那，你會感受到少許額外的力，將你壓向地板，自己感覺也好像變重了，「因為升降機將我扯向上，其實就是一個好溫和版本的穿梭機、火箭發射，不過火箭發射會一直推我向上，推到出太空」。如果在升降機剛剛升起的一剎那，你量度自己的體重，會發現數字真的上升了少許。
除了向上，前後左右的加速移動都會令我們感受到額外的重力，「在地球上面，如果你有其他好激烈的運動，令到你周圍去、急劇轉向的時候，你會感受到地球施加在你身上的萬有引力之餘，那個運動都會有一個力令你感受到」。當跑車向前加速，你會感受到一道力將你壓向座位，當跑車向右急轉，你感覺被拋向左，「你的感覺有幾大，視乎那件物件加速度有幾勁」。
坐車急轉彎 「個心離一離」
平時我們把這種感覺稱為「離心力」。升降機向上升、過山車向下衝、巴士急轉時，因為我們跟不上加速度，感覺「個心離一離」。但在物理世界，離心力不是一種真實的力，這只是我們的主觀感受。陳志宏舉例：「坐巴士的時候轉彎，轉左我就被拋向右，覺得巴士拋我出去，但實際上物理真實發生的是，巴士企圖帶着我一起走。」實際上我並沒有被拋向右，而是一起向左轉，被拋走只是我的感覺。如果轉彎夠急夠快，這「離心力」也可以大到與地球重力相當。
"無重力訓練"
自由落體 體驗無重狀態
我們可以感受到比平常高的重力，那麼又能否感受到比平常低、甚至無重狀態？膽子比較大、愛刺激感的人可能試過。陳志宏形容：「無重狀態即是在那一刻，你好像感受不到身體的重量。」如果你坐過「跳樓機」，試着回想，「跳樓機」下墜的一刻，屁股離開座椅、四肢懸空的一刻，是不是有一點飄浮的感覺？用同樣原理模擬無重狀態的，還有自由落體的無重力飛機，美國太空總署亦是以此方法訓練太空人。飛機先向上飛，這時飛機內的人會感受到比地心吸力大的重力，當飛機開始下墜，飛機內就會形成太空站般的無重狀態，乘客可以懸浮在半空，為時約22秒。1995年上映的電影《阿波羅13號》為了真實呈現太空無重狀態，更特地把整個劇組連器材搬進無重力飛機拍攝，讓飛機上升下墜了612次。
要理解為什麼自由落體能模擬無重狀態，先要明白為什麼平時我們會感覺到重力。「平時我站在地上，企企吓會攰，因為我要用力撐着自己。」地心吸力將我們吸向地面時，我們會感受到地面對我們的反作用力，而感到有重力。但在自由落體的飛機內，我和飛機的運動完全一致，一起順應地球的地心吸力。「飛機毋須對我額外施力，我自然會跟隨飛機同步下跌。」所有東西同步走，不會互相施力，感覺不到任何力，就是無重狀態。
「那可不可以發明一部機，放在地球表面，不需要跳樓，一進入這部機的空間，就完全感受不到任何重力呢？」不可以。物理學家還未找到控制重力的辦法。電影《星際啟示錄》中減少重力，帶全人類離開地球的公式並不存在。「我們無辦法直接對抗由物質產生的萬有引力，直情在物理定律上不容許。」陳志宏比喻，電荷和磁力可以吸引或排斥，正電和正電互相排斥，正負荷相吸；磁鐵的南極和北極互相吸引，同極相斥。「但萬有引力的話，我們從來只看到有萬有引力，沒有『萬有斥力』，所以沒有東西抵消引力，有物質就有引力，物質愈大，引力亦愈大。」
"古怪實驗"
磁力對抗引力 青蛙懸浮了
雖然無法直接取消萬有引力，但有科學家嘗試借助磁力對抗引力。例如磁浮列車就是利用磁力將列車凌空浮起，對抗地心吸力。那可不可以令人類也浮起？「這就要提一個好古怪的實驗，有人能夠將一隻青蛙磁化，磁化的意思是令青蛙帶磁性，青蛙帶磁性之後，將青蛙擺入一個磁場，令青蛙可以離地浮起。」這個人是2010年諾貝爾物理學家安德烈．蓋姆（Andre Geim），他在1997年做這個實驗（bit.ly/3eYRcdO），令青蛙成功懸浮在直徑3.2厘米的水管內，猶如無重狀態，而且青蛙還活得好好的。「一隻青蛙可以做得到，但一個人就不是這麼容易做到，始終你需要的磁場力強好多，人又會重好多。」為了令這隻小於3厘米的青蛙浮起，蓋姆用了比地球磁場強一萬倍的磁力，而一般雪櫃磁貼比地球磁場強約10倍。結論是，如果人類想在地球表面上體驗無重狀態，還需引頸以待，在等待期間，或者可以先去坐坐過山車，體驗額外g力和無重。
g=9.8 m/s2
g是「重力加速度」（Gravitational acceleration）的單位，地球的重力加速度是9.8 m/s2。即是假設沒有空氣阻力，把一個球從10米掉下去，下跌了1秒時，球的速度是9.8 m/s，下跌了2秒，速度是19.6 m/s（9.8 m/s的兩倍），地心吸力使球愈跌愈快，即愈接近地面，下跌速度愈快。1g代表，對世上每公斤的質量，都可以構成9.8個牛頓（N）的重力。
Isaac Newton牛頓（1643－1727）
牛頓是否真的被蘋果砸中頭，才發現萬有引力無從考究，但可以肯定的是，牛頓在1687年於《自然哲學的數學原理》中首次發表萬有引力。根據牛頓的萬有引力定律，任何兩個物質之間會互相吸引，距離愈遠，引力愈小，質量愈大，引力愈大。人類在外太空會感到無重，主要是因為太空船與太空人同時處身於被周圍引力牽引下的自由落體狀態。
文˙ 朱琳琳
{ 圖 } 朱琳琳、網上圖片
{ 美術 } 張欲琪
{ 編輯 } 王翠麗
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