文/姑蘇

人類在這無(wú)窮無(wú)盡的想象中建立了現(xiàn)代文明，在不斷提出設(shè)問“假如”中進(jìn)步。然而這些“如果”“假如”也并不都是一些有用的東西，因?yàn)橄胂罅Ρ揪褪翘祚R行空的。下面就是一些看似沒用的問題，科學(xué)研究者們對(duì)此進(jìn)行了認(rèn)真解答，你的腦洞被打破了嗎？

一

童話故事中的灰姑娘穿著水晶鞋逃跑，真的可以實(shí)現(xiàn)嗎？

假定灰姑娘的水晶鞋材質(zhì)是常用的鈉鈣玻璃。如果灰姑娘穿著水晶鞋保持不動(dòng)，高跟鞋的跟不論多高都沒問題。如果她穿著水晶鞋正常走路，要想讓水晶鞋不會(huì)因?yàn)槭芰^大而折斷的話，水晶鞋的跟高只 能 在3.44cm～13.8cm 之 間。如果她想穿著水晶鞋跑步，要想水晶鞋不碎，這雙鞋的跟高最高只能是1.15cm～4.61cm 之間，否則跑兩步就會(huì)斷開。

二

如果失控的電梯在做自由落體運(yùn)動(dòng)，里面的人在電梯即將落地時(shí)跳起，電梯在人落地前落地，那么此人會(huì)受傷嗎？

答案是肯定的。男子背越式跳高世界最高紀(jì)錄是2.45 米，運(yùn)動(dòng)員在有助跑的情況下實(shí)際重心升高不到2 米。當(dāng)一個(gè)人在自由落體的電梯里面，下蹲都是無(wú)法完成的動(dòng)作。假設(shè)電梯從10 米高的地方失控，且天花板不存在的情況下，一個(gè)人還可以在電梯內(nèi)原地向上蹦2 米，而他蹦完之后速度抵消的效果，只是相當(dāng)于從8米高的地方開始失控，結(jié)果是一樣的。因?yàn)檎嬲屓嗽陔娞堇锸軅牟皇撬俣?，而是加速度?/p>

三

為什么光可以用物體擋住，聲音卻不可以？

在物理中，光和聲音都是一種波動(dòng)現(xiàn)象。只是一個(gè)叫電磁波，一個(gè)叫機(jī)械波而已。而決定一個(gè)波會(huì)不會(huì)被一個(gè)物體擋住的因素很簡(jiǎn)單：波長(zhǎng)的尺度與物體的尺度。如果波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于物體的尺度，那么這樣的波就會(huì)被物體擋住，反之則不會(huì)。人能夠聽到的聲音波長(zhǎng)在17mm～17m，日常生活中的絕大多數(shù)物品也恰好都在這個(gè)尺度范圍內(nèi)，導(dǎo)致的結(jié)果就是聲波很容易繞過這些物體被我們聽到，這種現(xiàn)象就叫衍射。而聲波波長(zhǎng)很短時(shí)就不能繞開物體了，超聲波就是準(zhǔn)直線傳播的聲波。同樣，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光波、電磁波也可以繞開物體。這就是人在家到處都能收到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的原因。

四

一只蒼蠅在汽車?yán)镲w，沒有附著任何東西，它為什么會(huì)相對(duì)地面跟汽車保持一樣的速度？

它并不是沒有附著任何東西，它附著空氣，而空氣附著車。其實(shí)常見的一類問題都可以用上面這句話回答。比如：為什么飄在空中的熱氣球還是會(huì)跟著地球自轉(zhuǎn)？因?yàn)榭諝飧厍蜃赞D(zhuǎn)。空氣之所以跟著地球自轉(zhuǎn)，是因?yàn)槿绻贿@樣，地表就會(huì)不停地摩擦空氣，使它慢慢轉(zhuǎn)起來(lái)，直到達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

五

地球的自轉(zhuǎn)速度是否在減慢？

日子確實(shí)越過越漫長(zhǎng)。地球的自轉(zhuǎn)周期即一天的長(zhǎng)度，每隔10 萬(wàn)年增加1.6 秒，原因可歸為外界因素和內(nèi)部因素兩類，其中外界因素主要來(lái)自長(zhǎng)期的潮汐摩擦效應(yīng)，內(nèi)部因素主要來(lái)自無(wú)規(guī)的地核運(yùn)動(dòng)和季節(jié)性的大氣運(yùn)動(dòng)。所謂“潮汐摩擦”，即為月球和太陽(yáng)通過占據(jù)地球表面71%的海洋引發(fā)潮汐，把地球“拖慢了”。地球表面的潮汐形成兩邊較鼓的橢球，其旋轉(zhuǎn)的速度要慢于地殼的旋轉(zhuǎn)速度，因此地殼與海洋之間的劇烈摩擦導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度變慢。而且，由于能量守恒，在地球自轉(zhuǎn)速度減慢的同時(shí)，月球公轉(zhuǎn)周期會(huì)變長(zhǎng)，并慢慢遠(yuǎn)離地球。最終，月球公轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，這也意味著一天將與一個(gè)月的時(shí)間相同。

同樣的過程也發(fā)生在太陽(yáng)和地球之間。到時(shí)候地球相將出現(xiàn)一天與一年的時(shí)間相等的情形。那就真的是“度日如年”了。當(dāng)然，需要有足夠長(zhǎng)的演化時(shí)間，地球和月球、太陽(yáng)和地球才能分別達(dá)到該狀態(tài)。這也從側(cè)面反映了地球作為太陽(yáng)的行星，仍然處于相當(dāng)年輕的階段。

六

外星人的眼睛有沒有可能接收紅外線或者紫外線？他們會(huì)不會(huì)比地球人的視野更寬闊？

地球上有一種色彩艷麗的齒蝦蛄科孔雀螳螂蝦，它至少有16 種視覺感受器，其中6 種可分辨普通顏色，6 種可分辨紫外線，還有4 種可以分辨圓偏振光。其實(shí)，視覺方面的能力與生物擁有的視覺感受器種類直接相關(guān)，且往往與其生活環(huán)境及生存需求密切相關(guān)。人類擁有負(fù)責(zé)感應(yīng)光強(qiáng)的視桿細(xì)胞和負(fù)責(zé)捕捉顏色的三種視錐細(xì)胞；狗和貓更關(guān)心黑夜里捕捉獵物的能力，因此對(duì)顏色需求不大，故視桿細(xì)胞更發(fā)達(dá)而視錐細(xì)胞種類比人類少；蜜蜂和蝴蝶需要在花間采蜜，因此它們可以在紫外線圖景下分辨各種花瓣；響尾蛇需要精確感應(yīng)溫度變化、判斷獵物位置，紅外視覺對(duì)其非常重要。同在一個(gè)地球，尚且如此不同，“各懷絕技”，假如存在外星人，他們又會(huì)有怎樣的生理結(jié)構(gòu)呢？