《巨齿鲨》背后的科学原理

最近，一部大型电影上映，讲述了一条灭绝的巨齿鲨吃人的故事。除了一些显而易见的部分，其他部分与现实的契合程度如何？

对杰森·斯坦森来说，鲨鱼不能只是开玩笑。来源:WARNER BROS. PICTURES

巨齿鲨是一部轰动一时的鲨鱼怪物电影。我们无法想象如果现实生活中存在这样一个怪物会有多可怕。电影明星杰森·斯坦森，近年来有许多关于巨齿鲨的电影，包括2002年的《疯狂史前鲨鱼》和2012年的《侏罗纪疯狂鲨鱼》。其他影评人说这部电影可能会促进公众对濒危鲨鱼物种的理解。

然而，我们不得不将注意力转向电影中提出的其他科学问题。幸运的是，这条巨大的鲨鱼已经灭绝(它生活在1600万年前的渐新世晚期到260万年前的更新世早期)。

警告:这篇文章包括一些剧透和对一部虚构电影的半开玩笑的分析。

咬力和碎玻璃

易碎的玻璃是这部怪物电影的一个很好的道具。

在巨齿鲨中，我们看到这条巨大的鲨鱼试图打破水下研究站和深海滑翔机的玻璃，它几乎是牢不可破的。

海洋研究并不像它吹嘘的那样。来源:WARNER BROS. PICTURES

尽管巨齿鲨以其18吨(将近176，519.7牛顿)的咬合力而闻名，这是真的吗？

首先，我们必须明白压力不是力:压力取决于力的面积。咬合力通过牙齿的接触点施加力。如果接触面积小，压力就会高，这就是为什么锋利的牙齿更有利于切割。

为了给这部电影一个公正的评价，我们可以假设这种玻璃是按照超级安全的标准设计的，比如詹姆斯·卡梅隆的深海挑战者号潜水器，其测试环境相当于“每平方英寸16500磅或114000千帕的海洋深度压力”。

通过大量的简化(忽略冲击载荷、攻角和许多其他因素)，我们可以计算出玻璃能够承受压力的最小接触面积:

面积=力/压力

= 176，519.7牛顿/ 114，000，000帕

= 0.0015 m2

接触面积约为4厘米×4厘米，分布在所有牙齿上。从影片来看，牙齿和玻璃之间有如此大的接触面积似乎是合理的，因此咬合力不足以立即咬玻璃。祝贺人类技术得1分，自然得0分。

结论:该理论是有效的。

鲨鱼大小的传感器

在整部电影中，我们经常对一些情节有所怀疑，但其中一个场景真的令人难以置信。该小组成功地毒死了一只他们认为是巨齿鲨的鲨鱼，并把它拖到船上，船上还有起重机。

我对这台起重机有疑问。来源:WARNER BROS. PICTURES

问题是:很明显，他们捕获的鲨鱼比他们在电影中为之奋斗的鲨鱼要小得多。真正的巨齿鲨仍然活着，但是电影中的主角没有一个注意到它。

那么，这个重大错误可信吗？

在对他们角色的描述中，他们认为他们与鲨鱼的大部分接触时间是在水下可怕的环境中，很少有参照对象，这使得确定绝对尺寸变得很困难。在现实世界中，研究人员对大型鲸鲨的研究表明，测量它们的大小极其困难，有时甚至需要使用激光。

但与同一场景中更大的错误相比，情节中的这个漏洞算不了什么:如图所示，巨齿鲨的尸体被挂在一只虚弱的起重机上。

结论:不要让鲨鱼摧毁我们的信仰。

狂暴的巨齿鲨发动机？

根据电影制作记录，电影中的巨齿鲨可以达到80节(每小时150公里)或更高。

巨齿鲨仍然有30秒到达战场(但是它在场景中慢了下来)！来源:WARNER BROS. PICTURES

目前，最快的鲨鱼之一是短鳍樱井真子鲨，它的最高时速可达50公里。更多的推测表明，它的速度可以在短时间内超过每小时70公里，而最快的长须鲸可以达到每小时40公里。

据报道，最快的潜艇达到了每小时75公里。传统鱼雷的最高时速约为110公里，而俄罗斯超空泡鱼雷的最高时速可达370公里。

考虑到这条鲨鱼的所有指标都在正常鲨鱼的范围内，除了它的体型和没有特殊能力，它的最大速度似乎过于乐观。

结论:不切实际的速度设置。

保护巨齿鲨菜单

在电影中，巨齿鲨似乎真的很饿(或者只是看起来很恶心)，而且它吃了很多人。但是它需要吃多少才能生存呢？

这种突水的景象看起来不错！来源:WARNER BROS. PICTURES

一项早期研究计算出一条943公斤重的鲨鱼可以靠30公斤的脂肪存活大约1.5个月。然而，新的研究表明，同样重量的食物只能支撑鲨鱼11天左右，相当于每天消耗大约3公斤。

假设每条巨齿鲨重48吨，鲨鱼每天的食物需求量约为自身重量的0.8%。

巨齿鲨的日摄食量= 3千克/天×(巨齿鲨体重/普通鲨鱼体重)0.8

= 3千克/天* (48，000/943) 0.8

= 70千克/天

因此，除非巨齿鲨的新陈代谢不同，否则它可能每天只需要吃相当于一个人体重的食物。但是电影中的巨齿鲨吃的不止这些。

结论:这条巨齿鲨的新陈代谢可能非常快，或者它可能在为下个月储存食物。

清理鲨鱼袭击的统计数据

在电影中，巨齿鲨攻击了如此多的人，它将在未来几年影响全球鲨鱼攻击数据。但事实上，普通人不太可能被鲨鱼袭击。各种统计数字比比皆是，但是一个人一生中被鲨鱼杀死的概率大约是400万分之一。因此，这种断章取义的统计数据是相对没有意义的。许多人住在远离大海的地方，很少去游泳，这意味着他们被攻击的机会几乎为零(除非水龙卷把鲨鱼扔向他们)。

然而，根据当时进行的活动调整的统计数据要高得多:潜水员和浮潜的攻击率(不一定是致命的)估计超过10/10万。无论哪种方式，概率都很低，但对于海洋爱好者来说，概率相对高于从陆地上随机挑选个体的概率。

结论

电影巨齿鲨结合了所有典型的怪物电影的常规。电影中的反派不是现代鲨鱼，而是几百万年前的史前怪物，这也让我们观众更加宽容。

作者修改了鲨鱼的体型(稍微)、速度(可能很多)和食欲(主要是为了戏剧效果)。

蝌蚪工作人员编译自cosmosmagazine，译者李同信，经授权转载