《巨齒鯊》背後的科學原理

影片中鯊魚的屬性真的合理嗎？

最近有一部大片上映，講述了一條絕種巨齒鯊吃人的故事。除了一些明顯可辨的，其它部分與現實的契合程度又如何？

對於Jason Statham來說，大鯊魚可不能隨便開玩笑。圖片來源：WARNER BROS. PICTURES

《巨齒鯊》是一部轟動一時的鯊魚怪獸電影，我們無法想像如果現實生活中存在這樣的怪獸會有多嚇人。該電影由傑森·斯坦森領銜主演，近幾年也不斷湧現出講述巨齒鯊的電影，其中包括2002年的《史前狂鯊》和2012年的《侏羅紀狂鯊》。其它影評家表示這部電影可能會促進公眾對瀕危鯊魚物種的深入了解。

但我們要轉而關注電影中提出的其它科學問題，幸好這條巨大的鯊魚已經滅絕了（它生存於1600萬年前的晚漸新世到260萬年前的早更新世）。

警告：文中包括些許劇透以及對一部虛構的電影半開玩笑式的分析。

咬合力和被咬破的玻璃易碎的玻璃對於這部怪獸電影來說是一個非常好的道具。

在《巨齒鯊》中，我們看到這條巨大的鯊魚嘗試撞破水下研究站和深海滑翔機的玻璃，撞得要破不破的樣子。

海洋研究並不是它所吹噓的那樣。圖片來源：WARNER BROS. PICTURES

雖然巨齒鯊以擁有18噸的咬合力而聞名於世（近176,519.7牛頓），但這是真的嗎？

首先，我們要了解，壓強並不是力：壓強取決於力施加的面積。咬合力通過牙齒的接觸點來施加力，如果接觸的面積很小，那麼壓強就會很高，這就是為什麼鋒利的牙齒更有利於切割。

為了給這部電影一個公正的評價，我們可以假設玻璃與James Cameron的深海挑戰者潛水器一樣，是以超安全標準設計的，這個潛水器的測試環境相當於「每平方英寸受到16500磅或是114000千帕的海洋深度壓強」。

通過大量的簡化（忽略衝擊載荷、攻擊角度和許多其它因素），我們可以計算出玻璃所能承擔壓強的最小接觸面積：

面積 = 力 / 壓強

= 176,519.7N / 114,000,000Pa

= 0.0015 m2

這個接觸面積約為4cm×4cm，分布在所有牙齒上。從影片中看到的，牙齒和玻璃之間存在如此大的接觸面積似乎是合理的，因此這樣的咬合力根本不足以立即將玻璃咬破。恭喜人類技術獲得1分，大自然暫得0分。

結論：該理論站得住腳。鯊魚大小的感測器在整部電影中，我們常常會對一些情節持懷疑態度，但其中的一個場景實在令人難以置信。這個團隊成功毒死了他們認為是巨齒鯊的生物，並用船上的起重機將其拖到了船上。

對這個起重機持懷疑態度。圖片來源：WARNER BROS. PICTURES

問題是：顯而易見，他們所捕捉到的鯊魚明顯比他們在影片中一直搏鬥的鯊魚要小的多。真正的巨齒鯊還存活著，但影片里的主人公們都沒注意到。

那麼，這個關鍵性錯誤可信嗎？

在角色的闡述中，他們認為他們與鯊魚接觸的時間大部分都是在水下令人恐慌的環境中，幾乎沒有參考對象，以至於在確定絕對大小時存在困難。而在現實世界中，研究人員對於大型鯨鯊的研究表明，測量它們的大小是極其困難的，有時甚至需要使用激光。

但這個情節漏洞和同一場景中的更大失誤比起來根本不值一提：就像圖上所示，巨齒鯊的屍體被弔死在一架羸弱的起重機上。

結論：別讓鯊魚破壞我們的信念。橫衝直撞的巨齒鯊摩托？根據電影製作記錄，電影中的巨齒鯊時速可達80海里每小時（150公里/小時）以上。

巨齒鯊還有30秒到達戰場（但在場景中被放慢了速度）！圖片來源：WARNER BROS. PICTURES

目前速度最快的鯊魚之一是短鰭鯖鯊（Shortfin Mako），最快可以達到每小時50公里，更多的推測認為它的速度可以在短時間內超過每小時70公里，而最快的長鬚鯨則可達到每小時40公里。

據報道，最快的潛艇速度達到了每小時75公里。傳統魚雷的最高時速約為110公里/小時，而俄羅斯的超空泡魚雷的最高時速可達370公里/小時。

考慮到這條鯊魚各項指標都在正常鯊魚的範圍內，除了大小，而且沒有任何特殊的能力，那麼它的最高速度看起來是過於樂觀的。

結論：不切不實際的速度設定。保護巨齒鯊的菜單在電影中，巨齒鯊似乎看起來真的很餓（或者只是為了看起來噁心），它吃掉了許多的人。但它到底要吃多少才能維持自身的生存呢？

這個水面炸開的場面看起來不錯！圖片來源：WARNER BROS. PICTURES

一項早期的研究計算出，一條重943公斤的鯊魚靠30公斤的脂肪可以存活大約1.5個月。而新的研究表明，同樣重量的食物只夠鯊魚維持11天左右，相當於每天消耗3公斤左右。

大鯊魚每日的飲食需求大約為自身體重的0.8%，假設每隻巨齒鯊的重量為48噸：

巨齒鯊的日進食量 = 3kg / 天 × (巨齒鯊的體重 / 普通鯊魚的體重)0.8

= 3kg / 天 × (48,000 / 943)0.8

= 70kg / 天

因此，除非巨齒鯊的代謝量與眾不同，否則它可能只需要每天吃相當於一個人重量的東西。但電影中的巨齒鯊吃的可遠不止這些。

結論：這條巨齒鯊的新陳代謝可能超級快，也可能它是在為下個月儲備食物。把鯊魚襲擊的統計數據整理清楚在電影中，巨齒鯊攻擊了太多人類，以至於在未來的幾年裡影響了全球鯊魚攻擊的數據。但實際上，普通人不太可能被鯊魚襲擊。各種統計數據比比皆是，但一個人一生中被鯊魚咬死的幾率約為400萬分之一。因此，這種斷章取義的統計數據是相對沒有意義的；許多人住在遠離海洋的地方，很少去游泳，這意味著他們受到攻擊的幾率實際上為零（除非水龍捲把鯊魚扔到他們身上）。

而那些根據當時進行的活動而調整的統計數字明顯高得多：對潛水和浮潛者的攻擊率（不一定是致命的）的估計是每10萬人中有10人以上受到攻擊。無論哪一種可能性，這個概率都很低，但對於海洋愛好者人來說，和從陸地隨機挑出個人相比，其概率倒是相對高一點。

結論《巨齒鯊》電影結合了所有典型怪獸電影的慣用套路，這部劇里的大反派並不是現代的鯊魚，而是幾百萬年前的史前怪獸，這也讓我們這些觀影者變得比較寬容。

編劇們對鯊魚的身體尺寸（稍微）、速度（可能很多）和胃口（主要是為了戲劇性的效果）等方面進行了修改。

蝌蚪五線譜編譯自cosmosmagazine，譯者 李彤馨，轉載須授權

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