《神探伽俐略》的科學

最初看《神探伽俐略》，劇中湯川准教授這個主人公的名字就吸引了我。

作者東野圭吾以日本一個家喻戶曉的理論物理學家湯川秀樹的姓氏為主角的姓氏，湯川秀樹是1949年諾貝爾物理學獎獲得者，他是第一個獲得諾貝爾獎的日本人，因此在日本具有極高的知名度。

在此日劇中提到湯川准教授工作的單位是“帝都大學”，這與湯川秀樹曾經工作的京都帝國大學也是暗中契合的。

　　第一集 鐳射反射

　　故事：幾個不良青年經常深夜在街上開著摩托車大喊大叫，惹得附近街坊對他們深惡痛絕。一個為盲人錄音講故事的中年人經常被他們打斷錄音，憤恨之餘便打算通過鐳射謀害被他斥之為“人渣”的這些青年。鐳射點燃了其中一個青年的頭髮，使得他看起來像是“自燃”而亡。

　　原理：這一集中所用到的殺人方法與一般常規的有所不同，是用鐳射讓人體產生自燃。在情節的設計上，則依靠一個尋找紅色的“線”的小女孩來承上啟下推動劇情的發展， 唯一美中不足的是，劇情沒有從科學上解釋為什麼鐳射能夠讓人體自燃，雖然湯川猜想與等離子體火焰有關——因為劇中的鐳射本身不可能產生讓人體的骨骼都化為灰燼的能量。在這裡，我覺得確實有點生硬，至今還沒有用鐳射來點燃等離子體的相關學術報導，只聽說過用微波來產生等離子體火焰。在劇中，死者的身體上為什麼會產生等離子體，則是沒有明確說明的。一般的等離子體火焰也可以用很高的電壓來驅動，那個技術叫電感耦合等離子體——這些知識在電視劇裡都被跳過了。

　　第一集基本是講了光的反射原理，鐳射作為一個准直性很好的光源，具有很小的光斑，通過鏡面反射後可以拐彎，不過從科學角度來說，不同的鐳射所需要用到的鏡面反射材料不同。鐳射的不同在於其波長的不同，比如劇中提到的紅線，是由氦氖雷射器產生的肉眼可見的紅光。而實際用於殺人的，則是功率更大、肉眼看不見、由CO2雷射器產生的紅外光——這種鐳射劃開一張紙、劃破一本書也是很容易實現的。在劇中，紅光是瞄準用的，而CO2雷射器產生的紅外光是肉眼看不見的，被用來做殺人利器。為什麼有的光人的眼睛可以直接看到，有的光人的眼睛看不到？這是因為人類是在太陽系這個環境中進化出來的，太陽作為一個黑體輻射的光源，其表面溫度是5800℃，而根據威恩位移定律則可以算出，太陽光輻射的最大輻射波長在500納米附近。所以人的眼睛對500納米為中間值的光波長範圍最敏感，肉眼可見的光波長氛圍為：390納米至780納米之間。


　　第二集 光的折射

　　故事：一個臥病不起的孩子說：自己在高燒中靈魂出竅，身體飄浮到空中，飄過阻擋窗前的工廠樓房，看到了河岸上的一輛紅色小汽車，從而成為一起命案的唯一目擊證人。這到底是小孩子有特異功能？還是小孩子為了賺取媒體眼球在撒謊？

　　原理：實際上，小孩既沒有靈魂出竅也沒有特異功能，他是看到了“海市蜃樓”現象。在高溫的天氣裡，沙漠裡因為地面溫度很高，接近地面的空氣因為溫度升高密度變小，這個區域裡光的傳播速度比高空中光的傳播速度快，這種在密度不均勻的介質中可能會產生所謂“海市蜃樓”的現象，這在物理上叫做“全反射”，這是前幾年華人諾獎得主高錕所發明的光纖的工作原理，也是胃鏡的工作原理——“全反射”是光的折射的一種特殊情景。在劇中發燒的小孩就是通過光的折射看到了犯罪嫌疑人停在河邊的紅色小汽車的。

　　在電視劇裡，河邊停著的紅色小汽車離這個小孩子的家有幾百米的距離（中間隔了一個工廠）。當天工廠發生液氮洩漏事故，導致附近的地面溫度變低，地面附近的空氣密度變大，而高處的空氣溫度高，所以密度小，這個情節就好像我們看水中的魚，實際的魚的深度比我們看到的要深。但是，電視劇裡小孩子在他的畫本上畫的是一個車的倒影，這就有點講不通了，因為這裡發生的僅僅是光的折射，讓本來低於視線位置的車子看起來浮在空中了，並不是反射現象，所以小孩子看到的車子應該不是倒影，編劇在這裡因為對物理理論的掌握比較模糊，所以搞混了。