X-MEN アポカリプスでクイックシルバーがどれくらい速く動いているか計算する

2019年2月26日午前10時

爆発するビルから24人の人々を救うために、クイックシルバーはおよそ秒速280キロメートルで移動しなければならなかったに違いありません。スピードが実際に彼のスーパーパワーであると信じるならば。

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X-MENのキャラクター、クイックシルバー（別名ピーター・マキシモフ、マグニートーの息子）は一体どれくらい速いのだろうか？もしコミックブックバーがあったら、きっとよく議論される話題だろう。そんなバーがあるなら、ぜひ行ってみたい。

この疑問に答えるために、2016年の映画『 X-MEN: アポカリプス』のワンシーンから始めてみましょう。そのシーンで、クイックシルバーはX-MENマンション（X-MENの屋敷）に到着します。到着した途端、屋敷が爆発寸前であることに気づきます。つまり、ピーターが全員を救わなければならないということです。彼は屋敷を何度も往復し、生徒たちを安全な場所へ連れ出します。ここで、彼の速度を推定してみましょう。

先回りしてコメント。ええ、ただの映画だってことは分かってる。ええ、現実じゃないってことも分かってる。でも、どうでもいい。こうやって、物理的な動きを出してスーパーヒーロー映画への感謝の気持ちを表すんだ。それが私のやり方なんだ。

速度の計算

庭を横切って木に触れ、またスタート地点に戻ってきたとします。この時間と総距離がわかれば、平均速度は次のように計算できます。

一見簡単そうに見えますが、これは平均速度であることを指摘しておく必要があります。これは、移動距離（Δs）を移動時間（Δt）で割った値です。これを平均速度と混同しないでください。通常、平均速度と言うときはベクトル速度のことを指します。これは、運動の開始位置と終了位置によって異なります。木まで走って戻ってくる場合、平均速度はゼロベクトルになります。

後は距離と時間を推定するだけです。すると、クイックシルバーの平均速度が分かります。もちろん簡単そうに聞こえますが、いくつか問題があります。いくつか推定する必要があります。例えば、

クイックシルバーがこれらすべての人々を救うのにかかる合計時間。
X-メンマンションに出入りする回数。
走っている時間と、ただおかしなジェスチャーをしたり、物で遊んだりする時間の割合。

まずは一番簡単な推定、つまり時間から始めましょう。クイックシルバーは（どういうわけか）屋敷の中で爆発が始まった瞬間に気づいたようです。彼がどうやって爆発に気づいたのかは分かりません。音は衝撃波と一緒に伝わるので、彼が爆発を聞くことは不可能です。それに、屋敷の中で爆発が起きているので、彼は爆発を見ることもできません。まあ、仕方ないですね。でも、それでも、合計時間は爆発の衝撃波が外の庭まで広がるのにかかる時間でなければなりません。それがクイックシルバーが全員を脱出させるのに必要な時間です。

では、爆発の速度は一体どれくらいなのでしょうか？もちろん、これは普通の爆発ではありません。宿敵アポカリプスと何らかの関連があり、従来の化学爆発物とは異なります。とはいえ、まずはそこから始めましょう。衝撃波が膨張する速度は、爆速と呼ばれます。幸いにも、Wikipediaには爆速の表があります。

最も遅い爆轟速度は硝酸アンモニウムで2700 m/s、最も速い爆轟速度（DDF）は約10,000 m/sです。この範囲の爆轟速度を考慮するため、ここでは6000 m/s±3000 m/sの爆轟速度を使用します。「+/-」は「プラスマイナス」を意味し、不確実性の範囲を示しています。この範囲をすべての推定値に使用します。

_{さて、爆発距離が必要です。これをd y} （ヤードまでの距離）と呼びます。この邸宅がどこにあるか全く分からないので、距離は100±50メートルと推測します。念のため言っておきますが、この表記では実際のヤード距離は50メートルから150メートルの間です。この2つの推定値を合わせると、合計の節約時間を算出できます。

まだ値を入力するつもりはありません。最後に入力します。次に、クイックシルバーが屋敷に出入りする回数を推定する必要があります。これはそれほど難しくありません。動画を見て、彼が誰かをつかんだ回数を数えれば良いのです（時には2人つかむこともあります）。私の指とつま先を使って数えると、21回です。この変数をNと呼び、21±1（足し算したり、間違えたりした場合に備えて）とします。

往復回数、移動距離（庭まで）、そして合計時間がわかったので、必要な情報はほぼすべて揃いました。爆発にかかった合計時間を往復回数で割れば、1回の移動時間を算出できます。唯一の問題は、この方法がうまくいかないことです。クイックシルバーは、人々を助けている間、子供のように立ち止まって遊ばなければなりません。映画はスローモーションで再生されているため、彼が無駄にしている時間を正確に推定することはできません。その代わりに、無駄にされている合計時間の割合を推定することにします。これをP _w（無駄にされている割合）と呼び、値は10±10パーセントとします。つまり、屋敷への1回の往復と屋敷からの1回の往復にかかる時間は、次のように計算できます。

さあ、最後の表現です。皆さんお待ちかねの、クイックシルバーのスピードを表現する表現です。

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いい方程式ですね。気に入りました。何か気づきましたか？ヤード距離は関係ありません（打ち消されます）。合計時間と合計距離の両方がこのヤード距離に依存するため、平均速度には考慮されません。ほら、何も考えずに推定したんです。

しかし、ここからが最高の部分です。推定値と推定値の不確実性の両方が得られたので、クイックシルバーの速度を不確実性付きで求めることができます。そう、彼の速度の範囲がわかるのです。これは素晴らしいことです。では、量に不確実性がある場合、どのように速度を計算するのでしょうか？これは、入門物理学の実験で悪夢のように悩まされる問題です。でも、ちょっと待ってください。もっと簡単に説明します。不確実性を計算するには、「クランクを3回回す」方法を使います。その仕組みはこうです。

速度を計算してください。不確実な要素はすべて無視してください。
最小速度を計算します。可能な限り低い速度を与える値を使用します。時間で割る場合は、可能な限り低い速度を得るために、可能な限り長い時間を使用することに注意してください。
最高速度を計算します。これは最低速度と同じですが、最大値です。

最終的な答えとして、単純な速度を報告します。この速度の不確実性は、最大値と最小値からの偏差の平均になります。これで完了です。さあ、やってみましょう。もちろん、これはPythonスクリプトとして書きます。簡単であることと、必要に応じて値を変更できるからです（変更したいことは分かっています）。

念のため確認しておきます。クイックシルバーの速度は秒速280±188キロメートル（マイル/秒で考えるなら、秒速174±117マイル）です。確かに音速よりははるかに速いですが、光速よりははるかに遅いです。だいたいこのくらいの速度範囲です。でも、ちょっと待ってください。まだ答えが出ていない疑問が多すぎます。宿題をいくつか出しましょう。

宿題

クイックシルバーが最大速度まで加速し、その後停止するときの加速度を推定してください。この加速度の値を「g」単位で求めてください。1 g = 9.8 m/s ²です。
ある場面で、クイックシルバーが何人かの人を窓から投げ飛ばします。どれくらいの速さで、どれくらいの角度で投げ飛ばさなければならないのでしょうか？
窓から投げ出された人がカーテン（それを受ける）に衝突したときの加速度を推定します。
他のシーンからクイックシルバーの速度を計算した結果は？ヒント：これは私が書いた時から既に出回っていることは分かっていますが、検索してみてください。そういえば、フラッシュはどうですか？彼の速度はどれくらいですか？
シーンの冒頭で、クイックシルバーはトゥインキーを食べています。この全員を救うのに十分なエネルギーを得るには、トゥインキーを何個食べればよいでしょうか？
空気抵抗はどうでしょうか？人間がこの速さで走るときにどれくらいの空気抵抗がかかるか推定してください。
彼は冒頭でトゥインキーを放ちます。まるで空中に浮かんでいるように見えますが、実際にはそうではありません。落下しているにもかかわらず、物体は超スローモーションで動いています。このことから、映画のスローモーション速度を推測してみてください。
クイックシルバーと同じように走るために、クイックシルバーと地面の間の静摩擦係数を推定します。

最後に一つ。クイックシルバーは速く走れるとは思っていません。むしろ、時間を操る能力があると思います。周りの時間を遅くして、まるで速く走っているかのように見せることができるのです。つまり、超高速の加速度や摩擦係数などは必要ありません。でも、彼がどうやって動くかなんて誰も気にしません。彼はそれでもスーパーヒーローですから。

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