威风凛凛的金箍棒：猴哥能否拿得动定海神针？

西游漫话：

古代战争是依靠刀枪棍棒的冷兵器时代，猴哥有一件得心应手的宝贝兵器，才能够降妖伏魔。如意金箍棒天生就与猴哥有缘分，它原是太上老君冶炼的神铁，后被大禹借走治水，工程结束后遗下定海神针放在东海。猴哥学成本事回到花果山，手里没有一件称心如意的兵器，于是捏着避水诀来到东海龙宫讨要兵器。东海龙王拿出重达三千六百斤的九股叉、七千二百斤重的画杆方天戟，猴哥都嫌太轻而不满意。龙婆龙女出个主意说：“我们这海藏中那一块天河定底的神铁，这几天霞光艳艳，瑞气腾腾，莫非该遇此仙圣？”

龙王把猴哥带到海藏中间，只见一根铁柱子约有斗那么粗，二丈多长。猴哥尽力两手抓过说：“再细再短些方可用！”话音刚落，那宝贝果然短了几尺，细了许多。猴哥拿出海藏看时，原来两头是两个金箍，中间是一段乌铁，上面还有一行字：“如意金箍棒，重一万三千五百斤。”猴哥心中暗喜道：“想必这宝贝如人意！”一边走，一边念叨：“再短细些更妙！”待拿到外面，金箍棒只有丈二长短，碗口粗细了。更神奇的是，金箍棒能随猴哥的心愿随意变化大小，平时金箍棒变成绣花针，藏在耳内，遇到妖怪时从耳内取出，马上变成碗口粗细的一根铁棒。西天取经路上，猴哥大喝一声“妖怪别走，吃俺老孙一棒”，多少妖魔鬼怪命丧金箍棒下。

西游论道1：金箍棒能是定海神铁吗？

如意金箍棒的身世比较显赫，原是太上老君八卦炉里冶炼的神铁。金箍棒的成分真是金属铁吗？金属是一种具有光泽、富有延展性、容易导电、导热的物质，大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属的这些特征与它的微观结构密切有关，金属晶体内含有大量自由电子，在外电场作用下，金属通过内部电子运动而传导电流，金属的导电性比非金属大几个数量级，金、银、铜、铝是最好的导体。磨光的金属表面具有反射光线的性能，大多数金属能反射所有波长的光线，因而呈银白色，铜和金吸收光谱中蓝色区域的某些光线，因而呈黄色和红色。

铁是地球上分布最广的金属之一，储存在地壳中的铁以化合物状态存在，总量约占地壳质量的5%，仅次于氧、硅和铝。人类发现和利用铁比黄金、铜要迟，这是由于天然单质铁在地球上非常稀少，它容易氧化生锈。铁的熔点大于1540℃，比铜的熔点1100℃高得多，难于从铁矿石中熔炼。中国是发现和掌握炼铁技术最早的国家，1973年河北省出土一件商代铁刃青铜钺，表明中国早在3300多年以前就认识铁，熟悉铁的锻造性能，把铁铸在铜兵器的刃部，加强铜的坚韧性。青铜熔炼技术的成熟为铁的冶炼发展创造了条件。

我国大规模炼铁始于春秋时代，那时炼铁方法是在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成铁块。战国初期我国掌握了脱碳、热处理技术方法，发明韧性铸铁，随后发明可重复使用的“铁范”，即用铁制成的铸造金属器物的空腹器。1975年在郑州附近发现和发掘出汉代冶铁遗址，场址面积达12万平方米，发掘出两座并列的高炉炉基，高炉容积约50立方米。西汉时期发明“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。铁的发现和大规模使用是人类发展史上的一个里程碑，它把人类从石器时代、铜器时代带到铁器时代，推动人类文明的发展。

炼铁需要大量铁矿石与煤炭资源，铁矿石是铁含量比较高的石头，常见赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。铁矿石含有铁的氧化物，要从铁矿石中提炼铁，需要去除氧元素，得到纯铁。用铁矿石炼铁最原始的设备称为炼铁炉，将木炭和铁矿石一起燃烧，提供充足的氧气。木炭中含有的碳和氧气结合，形成二氧化碳和一氧化碳，在此过程中释放大量的热量。碳和一氧化碳与铁矿石中的氧元素结合，剩下金属铁。炼铁炉中的温度没有高到将铁完全熔化，而是形成海绵状团块，含有矿石中的铁和硅酸盐，称为海绵铁块。对海绵铁块进行加热和锤打，玻璃状的硅酸盐与金属铁混合，成为熟铁。熟铁硬度高，容易煅制，是铁匠铺的理想材料。

现代更为先进的炼铁方法应用高炉，在高炉中加入铁矿石、木炭或焦炭以及石灰石。高炉底部吹入大量空气，石灰石中的钙与硅酸盐相结合，形成炉渣。铁水汇集在高炉底部，上面是一层炉渣。高炉定期开闸，让铁水流出并冷却。铁水流过沙子垫底的流槽，冷却后成为生铁。生产1吨生铁需要2吨铁矿石、1吨焦炭和半吨石灰石，燃烧过程需要消耗5吨空气，高炉中心的温度高达1600℃。生铁中含有4%～5%的碳，又硬又脆，可以将生铁熔化，和炉渣混合锤打，去掉其中大部分的碳（降低至0.3%），制成熟铁。熟铁加热后可锻、可弯、可焊，很容易加工。

俗话说“百炼成钢”，钢就是去除大部分杂质的铁，钢包含一定浓度的碳（0.5%～1.5%）。硅、磷和硫等杂质会大大降低钢的强度，必须去除。平炉是使用生铁炼钢的一种方式，将生铁、石灰石和铁矿石加入平炉内，加热至约870℃。石灰石和铁矿石形成炉渣，漂浮在表面。碳和其他杂质被氧化，从铁中析出而成为炉渣。如果碳含量适当，可得到碳素钢。现代钢厂采用氧气顶吹转炉来炼钢，速度是平炉炼钢的10倍。炼钢过程中加入多种金属，制成具有不同特性的合金。例如加入10%～30%的铬可制成不锈钢；加入铬和钼可制成铬钼钢，强度大，重量轻。

近代物理科学发现，构成物质的大量分子在永不停息地作无规则热运动，不同分子作热运动的速度不同，形成物质的固态、液态、气态三种状态。固体中分子或原子有规则地周期性排列，每个分子或原子在各自固定的位置上作振动，晶体的这种结构称为空间点阵结构。液体有流动性，温度升高使得分子或原子运动剧烈，不可能再保持原来的固定位置，于是产生流动。这时分子或原子间的吸引力比较大，它们不会分散远离，液体仍有一定的体积。液体加热变成气态，这时分子或原子运动更剧烈。分子或原子间距离增大，它们之间的引力可以忽略，分子或原子各自无规则运动，气体有流动性，没有固定的形状和体积，能自动充满任何容器。

猴哥的金箍棒重一万三千五百斤，有丈二长短，碗口粗细。换算为现代国际单位制，棒的体积约为0.04立方米，质量约为6750千克。金箍棒的密度大概是：ρ=m/v=6750kg÷0.04m³=168750kg/m³=169g/cm³。金属铁的密度大约为7.8g/cm³，金箍棒的密度远远超过地球上密度最大的金属锇，锇的密度是22.48g/cm³。

金箍棒不可能全部是铁，地球上没有密度如此巨大的物质。它可能是来自太空的神秘物质吗？20世纪60年代，人们发现了宇宙中密度最大的物质中子星。中子星又称脉冲星，由中子溶液所构成，外表覆盖一层固态外壳。中子星的前身是一颗质量比太阳大的恒星，在爆发坍缩过程中产生巨大压力，使它的物质结构发生变化。由于原子外壳被压破，原子核也被压破，原子核中的质子和中子被挤出来，质子和电子挤到一起结合成中子。所有的中子挤在一起，形成中子星。

图1-21 无敌金箍棒

中子星的体积小得难以置信，它的典型直径只有10千米，但是中子星的密度大得惊人。从中子星取出1立方厘米物质，质量可达1亿吨以上，甚至达到10亿吨。中子星的表面温度达到1×10⁷℃，而太阳表面温度大约为6000℃。地球中心的压力大约是300多万个大气压，中子星的中心压力可达10000亿亿亿个大气压，比太阳中心强3亿亿倍。金箍棒可能含有天外来物，只要太上老君在炼铁的时候，挑出一点点的中子星添加到神铁里面，金箍棒就可以重达13500斤。如果全部用中子星来炼成金箍棒，哪怕是绣花针小的一根棒，都可能把猴哥压成粉末，哪里还能潇洒地腾云驾雾呢？

西游论道2：人类能举多大重量？

猴哥的确是大力士，挥动重达13500斤（质量约为6.5吨）的金箍棒毫不费力，人类能举起多重的物体呢？世界硬举纪录由英国举重达人安迪·博尔顿创造，他可以将457.5千克的重物从地面提到大腿部位，真正是力举千斤的大力士，而普通人将45千克重物举过头顶都很困难。人的力气到底有多大？1992年5月15日，各国新闻媒体报道了“三名宇航员徒手抓住卫星”的消息。5月7日美国“奋进”号航天飞机首次飞行，它的一个重要任务是营救国际通信卫星组织发射的“国际通信卫星6号”。这颗连着第二级火箭的卫星长5.1米，直径3.6米，重4.5吨。1990年3月14号发射时由于“大力神3号”运载火箭第二级线路接错，未能把卫星送到预定的地球同步轨道，卫星在地球上空550千米的低轨道上漂浮了两年多。

科学家计划用“奋进”号在太空中追上卫星，航天飞机和卫星同时绕地球旋转，当两者相距为15米以内时，用4.5米长的捕获插杆卡住卫星底座，然后用15米长的机械臂抓住插杆将卫星拉回航天机货舱，并在舱内将11.2吨重的火箭发动机安装在卫星底座上，最终将卫星释放发射出去。第一次试验时航天飞机和卫星均处于地球阴影中，周围温度降到零下100℃。宇航员索特和希布小心地系住安全绳步入太空，他们和航天飞机以及卫星都在以28000千米/小时的速度绕地球飞转。面对高4米、直径3.6米、重4.5吨的卫星，索特进行了长达4小时的艰苦努力，但是三次都没能使捕获插杆卡住卫星底座。第二天，在阳光照耀下索特和希布再度进入太空，由于卫星自旋太快，捕获行动又遭失败。“奋进”号燃料有限，如果第三次行动再不成功，飞船返航时这颗卫星就会永远报废，关键时刻3位宇航员准备同时步入太空用手捕获卫星。

这是一个极其危险的举动，万一宇航服有1厘米长的破损，真空环境下宇航服会很快漏气并危及航天员的生命安全。在确认卫星外形无锐利边角后，地面控制中心最终同意这个看似疯狂的计划。1992年5月13日，“奋进”号离卫星2.5米时，索特、希布和托马斯3人脚上系着安全缆绳，飘出飞船货舱，扑向旋转的卫星，1分钟后卫星在三名宇航员的徒手捉拿下停止转动。经过1小时47分钟的努力，卫星被希布托住，索特将捕获插杆卡住卫星底座，另一名宇航员梅·尔尼克花费25分钟用机械抓住捕获杆，把卫星慢慢拉进货舱。宇航员历时2小时为卫星安装好11.2吨重的火箭发动机，松开货舱发射弹簧，修复的卫星被推离航天飞机。当天下午地面控制中心向卫星发出点火指令，卫星进入预定的地球同步轨道，营救获得成功。

三名宇航员徒手抓住一颗正在以28000千米/小时速度运行的卫星，如果从力学原理来分析这个事件，你也许就不会那样吃惊了。相对运动的力学原理告诉我们：如果两个物体向同一个方向用相等的速度移动，接触的时候二者不会发生撞击，这种现象称为“相对静止”或称“同步效应”。三名宇航员能够徒手抓住卫星，正是依靠这种同步效应。“奋进”号的飞行高度一直都是360千米，它和卫星的运行方向始终一致，保持相同的28000千米/小时的飞行速度。

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图1-22 大力士

西游论道3：动物能敌人类大力士吗？

通过比较力量与体重，美国动物学家评出陆地动物中的8个大力士。甲螨能够承受1180倍于体重的拉力，摘得冠军头衔。

1.甲螨

甲螨是地球上最强壮的陆地动物，这种微小的动物生活在土壤中，每平方米土壤中就有数10万只甲螨。它们能够承受1180倍于体重的拉力，相当于一个人拉动82吨的重物。

2.蜣螂

蜣螂（俗称屎壳郎）能够举起1141倍于自身重量的重物，相当于一个人拉动6辆双层巴士。

3.南美切叶蚁

南美切叶蚁颚部力量惊人，能够咬断与它们体型相比巨大的树叶。树叶重量可达到其体重的50倍，相当于一个人举起两吨半重的重物。

4.大猩猩

大猩猩能够举起10倍于体重的重物，约2吨。雄性大猩猩身高达到1.75米，体重200千克，雌性大猩猩的体型大约是雄性的一半。

5.非洲冕雕

飞行过程中，非洲冕雕能够叼起16千克的腐肉，是自身体重的4倍。冕雕是力量强大并且极具进攻性的捕食者，猴子甚至于小羚羊均沦为它们的盘中餐。

6.老虎

老虎可携带两倍于自身体重的重物，大约在540千克左右。它们从鼻子到尾巴的身长可达到3.3米，体重接近300千克。老虎的爪子力量惊人，足以击碎牛的头骨。

7.大象

大象能够搬运大量重物，最高可达到9吨，是其正常体重的1.7倍。它们是陆地上体型最大的动物，寿命可达到70年。体型最大纪录保持者身高达到4.2米，超过平均水平整整1米。

8.公牛

公牛可携带1.5倍于自身体重的重物，即900千克。它们在世界很多地区充当耕地和运输工具，一般成对工作。

图1-23 大力士蚂蚁