空想物理學- Dio的時間停止-1

今天在上廁所時，突然腦中閃過JoJo中，大魔王Dio使用了時間停止的招式 (Za Warudo)，那他背後的物理概念是什麼? 為什麼都時間停止了他的頭髮還會飄動，空氣還會在他的肺裡跑嗎? 如果停止的東西限定自己以外，他會不會被自己的衣服困住，他腸道中的大便會不會定在空氣中??

本篇以當今所認知的 ”物理法則” 來嘗試解釋 Za Warudo

 

研究科學的第一件事就是觀察，就讓我們先看看故事中的幾個線索，並提出問題與對應的假說吧

線索1
主角群第一次見到Dio時，Dio用時間停止，然後把波波搬下台階，讓他走上來，再搬下台階，重複玩了數次，波波不能理解發生什麼事 (好忙~
問題1
Dio是如何讓時間停止的?

假說1 - 光速Dio
https://www.youtube.com/watch?v=X61cRz_1wGg
首先若以狹義相對論角度解釋的話

T為波波感覺耗費的時間，t為Dio感覺耗費的時間

T想要=0 (認為Dio只花0秒就做了某件事)，則分母要趨近於無限大，所以Dio的移動速度V應該要趨近於光速c

Dio若想要以光速移動，需要瞬間消耗大量的ATP。運動前6秒消耗的是肌肉中儲存的ATP，但那是Dio感覺的6秒，實際上他在一瞬間，完成腦神經傳訊命令肌肉收縮舒張。舉例來說，正常人抬起手臂(30cm)最快約0.1秒，但Dio以光速抬手臂需要在3x10⁸/0.3=10^-9 秒，加速度=3x10⁸/10^-9=3x10¹⁷ m/s²。
根據作者的人設，Dio 105kg，196cm，人類平均手臂重為體重的5.3%=5.56kg。根據E=1/2 mv²，光速Dio僅僅是抬起手臂就需要耗費2.5x10¹⁷焦耳的能量，這是什麼概念?
https://characterprofile.fandom.com/wiki/Dio_Brando

正常70kg男性，拳頭約0.42kg，揮拳速度約5-8 m/s，根據E=1/2 mv²，揮出一拳需要約13.4焦耳。光速Dio僅僅抬起手臂，所消耗的熱量=你揮拳1.86x10¹⁶ (1千8百6十兆)次。並且Dio的肌肉能夠承受瞬間這麼強大的作用力拉扯，難怪Dio不當人類了~

但問題是，這麼大的能量靠糖解、檸檬酸循環、ETC有氧呼吸肯定來不及。Dio用的都是肌肉中儲存的ATP。那他應該要長的像戶愚呂弟一樣有超巨大肌肉…

不行不行不行~這有失Dio的形象。難不成Dio像鋼鐵人一樣有一個核反應爐?不對啊，再怎麼說Dio還是純肉體的吸血鬼…我們這邊只好用掉一個非科學解釋，就當作這能量是由替身使者Za warudo提供的好了。

既然光速運動所需的能量問題已解決，那麼光速期間就算血液無法瞬間循環全身提供葡萄糖也沒關係，反正也來不及糖解提供ATP，同理也不需要使用呼吸得到的氧氣來行有氧呼吸，因此光速期間Dio處於憋氣狀態、全身血液幾乎沒有流動。

要做出肌肉運動，需要中樞產生神經電訊號，刺激肌肉收縮。而腦神經產生的電訊號，需要Na-K pump與Ca channel透過離子進出產生動作電位，不斷傳遞下去到肌肉，方能使之收縮。為了達到肌肉光速收縮，電訊號的傳遞可能要超光速，離子通道的開闔與離子的進出也是超光速。就當作Dio有超人般的反應力…合理合理~

光速Dio有如一團火球！
光速移動時，Dio會因為空氣阻力所產生的摩擦力作功產熱，而變成一團火球~
https://engineerexcel.com/air-resistance-calculator/

根據空氣阻力公式F=1/2ρV²CA

ρ=埃及的空氣密度約1.225 kg/m³
V=光速=3x10⁸ m/s

C=空氣阻力係數，人體正面約為1

A=空氣接觸面積，人體正面約為0.7 m²

光速Dio受到空氣阻力F=3.85x10¹⁶牛頓，他每往前進1m，空氣變會對Dio做出3.85x10¹⁶焦耳的功，假如這些能量全部轉化為溫度，根據H=msΔT
m=質量=105kg
s=比熱，人體約為3.66 kJ/kg.K
ΔT=溫度變化=1.002x10¹¹度K (100億度K)…你說這還不把Dio燒到連灰都不剩嗎…恩~看來Dio的肉體癒合能力真的頂天@@