Jak Spiderman wspina się mając na sobie kostium?

Spiderman ma trochę dziwne podejście do swoich mocy... Jest w stanie zrobić wszystko to, co pająk, a jednak zakrywa się kostiumem. Skoro ugryzł go napromieniowany pająk i może wspinać się po ścianach, to po co zakrywać dłonie rękawiczkami? Czy nie negują one efektu? Dzisiaj przekonamy się, jak działają ręce Petera Parkera, ile naprawdę mają wspólnego z pajęczymi odnóżami i czy kostium nie przeszkadza mu we wspinaniu się po ścianach.

W pierwszym filmie o Spidermanie widzimy, jak Peterowi Parkerowi rosną na rękach miniaturowe, haczykowate włoski podobne do tych, jakie mają pająki - jest to coś, co pozwala im wspinać się po ścianach.

Film wyraźnie pokazuje, że to dzięki nim Spiderman jest w stanie się wspinać i utrzymywać na ścianach. Ale jeśli to prawda, to czy założenie kostiumu, który zakrywa całe ciało nie zaneguje tego efektu? Odpowiedź jest prosta - tak, zaneguje. Ale zanim się za to zabierzemy, odpowiedzmy sobie na jedno ważne pytanie.

W jaki sposób pająki wspinają się po ścianach?

Wyobraź sobie pająka. Każdy pająk ma na odnóżach szczecinę długości 1 mikrometra. To, co widzimy na rękach Petera Parkera to powiększenie włosków, które posiada każdy pająk. Jednakże te włoski nie są powodem, dla którego pająki są w stanie przyczepić się do czegoś. Na końcu każdego włoska w szczecinie pająka znajdują się setki haczyków tak małych, że jesteśmy w stanie dostrzec je tylko pod mikroskopem. Ich wielkość mierzy się w nanometrach i to one pozwalają pająkom chodzić po ścianach (i wchodzić do wanny).

Przyjrzyjmy się bliżej tym haczykom. Są tak maleńkie, że znajdują się w tej samej skali, co atomy. Ponieważ są tak malutkie, można je nazwać zbiorem atomów. A jeśli zbliżysz jeden zbiór atomów, do drugiego - na przykład takiego, który tworzy ścianę, to powstanie między nimi słabe przyciąganie.

Ze względu na to, że elektrony orbitujące wokół jądra atomu nie wyglądają jak cząsteczki, a bardziej jak chmury ładunku, jeśli zbliżysz do siebie dwa atomy, istnieje szansa, że zaczną się przyciągać. To słaba siła, ale jednak do czegoś się przydaje i jest nazywana siłą van der Waalsa.

Siła van der Waalsa to coś, czego próbowało użyć już wiele osób, aby wyjaśnić jak działają moce Spidermana. Aczkolwiek, o ile siły van der Wallsa wyjaśniają w jaki sposób pająk jest w stanie wspinać się po ścianach, o tyle nie wiadomo, czy zadziałają w przypadku czegoś większego – np. człowieka.

Czy Spiderman wspina się jak pająk?

Gdyby Spiderman próbował się wspiąć po ścianie przy pomocy szczeciny pająka, nie byłby w stanie tego zrobić. Kilka lat temu pojawiło się badanie, którego autorzy przyjrzeli się kilku różnym pająkom, aby stwierdzić, czy ludzie mogliby użyć tej samej techniki co one, aby się wspinać. Mówiąc dokładniej, zbadali 225 różnych gatunków pająka. Okazało się, że wielkość powierzchni ciała pająka pokrytej szczeciną była proporcjonalna do jego masy. Dla ludzi oznacza to, że 40% powierzchni naszego ciała musiałoby być pokryte włoskami, które pozwalałyby nam się przyczepiać do ścian. A to dużo więcej niż używa Spiderman. Dla zobrazowania – cały twój tors musiałby być jedną wielką pajęczą nogą (lub kilkoma mniejszymi pajęczymi nogami).

Ale te badania nie oznaczają, że Peter Parker nie może się wspinać, ponieważ można je zinterpretować inaczej. Można powiedzieć, że natura skupia się na powierzchni ciała, nie na tym jak bardzo coś się klei. Więc co jeśli Peter Parker nie ma dużej powierzchni, którą może się przyczepiać, ale jego szczecina jest nienormalnie wręcz klejąca?

Jeśli taka jest odpowiedź, to rzeczywiście pomaga nam to trochę się uporać z problemem. Nie będziemy tego sprawdzać. Wymagałoby to od nas wymyślenia nowej biologii, a to za bardzo wykracza poza fakty i niebezpiecznie zbliża się do zbyt wielu założeń i przypuszczeń. A my jesteśmy tutaj, aby rozmawiać o faktach i prawdopodobieństwach. Skoncentrujmy się więc na kostiumie.

Czy siły van der Waalsa rozwiązują problem kostiumu?

Siły van der Waalsa działają w skali nanometrów, dlatego jakikolwiek kostium, nawet bardzo cienki, przeszkadzałby w ich działaniu. Drogą dedukcji dochodzimy do tego, że kostium Spidermana musi być zrobiony z substancji, która jest tak samo kleista, jak jego nienormalnie wręcz kleiste ręce i stopy.

Czy wiemy o istnieniu takiego materiału? Gdyby Spiderman stworzył swój kostium w ten sam sposób, co pajęczą sieć, używając do tego rozwiązań znanych nauce, byłby w stanie obejść problem kostiumu i wspinać się jak pająk. A pamiętajmy, że Peter Parker jest dobry z przedmiotów ścisłych, więc jest to możliwe. Nadal pozostaje jednak pytanie: czy istnieje, lub jest teoretycznie możliwe stworzenie takiego materiału? - Tak, jest.

Naukowcy z Uniwersytetu w Dayton badali sposób w jaki porusza się gekon i na podstawie obserwacji stworzyli materiał z węglowych nanorurek. Materiał tak cienki i delikatny, że siły van der Waalsa działają na nim 10 razy lepiej, niż na stopach gekona. A pamietajmy, że gekony są uważane za najlepsze w wykorzystywaniu sił van der Waalsa.

Czas na trochę obliczeń (tylko trochę, obiecuję).

Jeśli Peter Parker waży 76kg i żyje w normalnej, ziemskiej grawitacji, a nowy materiał stworzony z nanorurek jest w stanie podtrzymać 100N wagi na każdy centymetr kwadratowy, to kostium Spidermana musiałby przeznaczyć tylko 7,5cm² na przyklejanie się do różnych powierzchni.

Czy to wystarczająco?

Kiedy Spiderman się wspina, wygląda to, jakby używał tylko czubków palców rąk i nóg. Czy jest w tym wystarczająco powierzchni, aby utrzymać go na ścianie?

Każdy czubek palca ma około 3cm² powierzchni. Jeśli pomnożymy to razy 20, a potem podzielimy przez 7,5cm² okaże się, że mamy około 8 razy więcej powierzchni na czubkach palców, niż potrzebujemy - przy założeniu, że używamy materiału z nanorurek węglowych. A to oznacza, że Spiderman byłby w stanie bez problemu wspinać się po ścianach.

Dokładnie rzecz ujmując, jeśli przyjmiemy wszystkie założenia z akapitu powyżej, będziemy w stanie utrzymać całe ciało przyczepione do ściany używając tylko trzech palców.