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太空船裡能點蠟燭嗎?和牛津‧劍橋新鮮人一起思考!

牛津和劍橋大學的入學口試,專出怪問題挑戰想要進入這世界頂尖大學的新鮮人。這些面試考題看似刁難,但用意其實在於激發面試者去思考,並從中找出真正聰明的學生。

太空船-牛津-劍橋 圖片來源:www.flickr.com/photos/cdevers/5778595034/
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本文出自圓神出版《和牛津‧劍橋新鮮人一起思考:60個絕妙問題,激發你的創造力》,更多內容>>

你會怎麼向火星人介紹地球人的樣子?
如果一張紙能夠一直折下去,要折幾次才會碰到月亮?
如果人不在加州,你怎麼知道加州確實存在?

牛津和劍橋大學的入學口試,專出怪問題挑戰想要進入這世界頂尖大學的新鮮人。這些面試考題看似刁難,但用意其實在於激發面試者去思考,並從中找出真正聰明的學生。

因為有著多面向的思考,這些問題並沒有所謂的「正確」答案。有些乍看之下是無法解答的,需要讀者從這裡挖出一點知識、那裡推演一點邏輯,最後再加上重量級的玩心才能找出像樣的答案,或者,才能真正明白為什麼這些題目為什麼沒有答案!

這60個絕妙問題,重點不是知識,與教育程度也無關,讀者可藉此來做邏輯思考的練習,並激發出自己無窮的創造力。

Q11. 為什麼不能在太空船裡點蠟燭?   
牛津物理系

太空船裡其實可以點蠟燭,但如果點的是普通蠟燭,你就蠢斃了。由於太空裡沒有空氣,太空船必須提供氧氣讓太空人呼吸。如果蠟燭燃燒氧氣的速度快過太空船供氧系統的速度,太空人將死於缺氧。即使太空船來得及供氧,任務時間也會被迫大幅縮短。

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更慘的是,若太空船富含氧氣,點燃蠟燭將造成煉獄般的火災。一九六七年美國阿波羅一號的三名太空人因此喪命。地球大氣裡約莫有二十一%的氧,七十八%的氮,但在氣壓極低的外太空,大氣裡的氮含量相當高,可能導致太空人得到減壓症。減壓症,又稱沉箱病或潛水夫病,通常好發於潛水夫。當氮在血液裡形成氣泡,將導致麻痺,甚至死亡。所以太空艙只提供純氧。這麼一來,少了氮氣減緩反應作用,純氧因此極度易燃。不到一分鐘,星星之火就能將整個太空艙變成大火球。

後來的太空任務,太空人在升空時穿著注滿氧氣的太空衣,船艙裡則是六十%的氧氣和四十%的氮氣。一旦太空船度過危險的升空階段,進入太空,氮氣會排出去,艙內只剩純氧,這時太空人就能脫下頭罩。這個方法還是具有高風險。如果小小的電火花都能引起大火,更別說是蠟燭了。

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為了預防減壓症,現在的太空船和太空站都比照地球的大氣濃度,大氣壓力也與地球相仿。所以,現在點蠟燭不會立刻引發大災難,但還是會急速消耗維生的氧氣。執行短程任務的美俄太空梭,液態氧槽即可提供足夠的氧氣。

太空站則必須自行製造氧氣,並盡量回收利用。風箱能使太空船的空氣不斷循環,並將空氣抽回導管,除去雜質。木炭會吸附氣味,精細的濾網除去浮塵微粒。類似冰箱冷凝器的冷卻板,將太空人呼出的空氣變成水,並存入槽裡。太空人呼出的二氧化碳比較麻煩,通常會用氫氧化鋰來吸收,然後排在外太空。

在美俄設計的氧氣生成系統上,新的氧氣來自尿液、廢水及冷卻板的生成水。透過電解作用,將水分解成氫和氧,氧氣用於太空人,氫則排在外太空,或與無用的二氧化碳作用,化合出甲烷和水,用於洗滌或繼續製造更多的氧。不過,這些供氧系統並不完全可靠,所以在長程任務裡,太空人的氧氣供給還是一個問題。所以太空站裡可以點蠟燭,但只會持續耗氧,而且燃燒蠟燭無法跟人類呼吸一樣,能製造可再利用的水。

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不過,這個問題有個最後轉折。其實和平號等國際太空站,有種「氧氣蠟燭」,供緊急時使用。這種蠟燭以鋰或過氯酸鈉製成,燃燒速度很慢,過程中會釋放出鋰或氯化鈉、氧化鐵和氧。蠟燭可燃燒六個小時,國際太空站裡儲有三百五十組,足夠讓三個人整整呼吸三個月。因此,在太空船裡燃燒氧氣蠟燭不僅可行,還能救命!話雖如此,氧氣蠟燭也不全然安全。一九九七年,和平號的蠟燭燒到失控,所幸無人受傷,太空站卻因此毀損。更悲慘的是,二○○七年在北極海演習的英國核潛艦「不懈號」,據說因為氧氣蠟燭而產生爆炸,導致兩名海軍身亡。

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