[美]科迪·卡西迪 保羅·多赫蒂
在你一生中的某個時刻,可能在很早的時候,你試圖挖一個洞一直挖到中國。你或許甚至還完成了一點工作量,有三四英尺,具體取決于你所在沙灘上的沙子類型。
但是現(xiàn)在你長大了,變得更加堅決。所以讓我們假設你下次去海邊的時候,成功地在上次失敗的地方挖了一個洞,穿透了這個星球,一直通到8000英里的另一頭。然后你跳了進去。
那么會發(fā)生什么呢?
我們的星球的外部自轉的速度,比內部快多了——就像一架旋轉木馬一樣。站在夏威夷的沙灘上,比在地核的位置,每小時自轉速度要快800英里。結果就是,當你跳進你的洞里,你會在下降的時候,摩擦到這個洞的墻壁。
下降的速度慢的話,這種摩擦只會留下一些皮肉擦傷,但是速度快的話,在自由落體的情況下,擦傷會嚴重到磨掉你的皮膚和骨頭,直到你變成一團下降的肉漿。
如果想要避免摩擦至死,聰明的做法是從兩極處開始挖洞,這兩處地方,地球表面的自轉速度跟地核處是一樣的。
那是第一步,但是摩擦至死并不是令跳進這種穿越地球的洞變得危險的唯一原因。
在海平面的高度,人類身體呈矛形的終端速度差不多是每小時200英里。在這種速度下,要穿越8000英里的距離,需要40小時。換言之,你訂機票然后進行換乘再到達博茨瓦納比你跳進洞里快多了。但是讓我們假設你不著急,你能接受40小時的漫長時間,即使如此,你仍然做不到平安到達。
幾秒內你就會開始減速,這有兩個原因。
首先,在你接近地球的核心時,地表對你的拉力會減小,這意味著你的體重會變輕,然后下降的速度會變慢。但是第二個原因才更危險,那就是空氣的密度。
喜馬拉雅山的主峰是地球上的最高點,約有29000英尺高。在這么高海拔的地方,你頭頂上的大氣更少,結果就是,空氣很稀薄,只有經(jīng)過訓練的人才能活下來。
當你朝著相反的方向走的時候,相反的情況會發(fā)生。
更多的大氣在你的前方,它會壓縮你前進路上的空氣。在你只下降了60英里的時候——這還不到全部行程的1%——空氣會變得像水那么稠密。有一段時間,你會沉下去,但是最終你會到達一個平衡點,此時的空氣密度跟你的身體密度一樣大。所以在此處你會停滯下來,永遠“飄”在地球內部。
很明顯,我們需要對你的沙洞做一些設計上的更改。對空氣密度的解決方法是,把這個隧道里的所有空氣抽出來,封住兩端,將它變成一個很長的真空隧道。這既解決了飄浮問題,也解決了速度太慢的問題,因為現(xiàn)在你會以每小時18000英里的速度,尖叫著穿越地球內部,而不會再卡在中途了。
不幸的是,你的隧道仍然不安全,因為俄羅斯人挖世界上最大的沙洞時,證明了地球內部有熱度的問題。
俄羅斯沙洞被稱為“科拉超深鉆孔”。這是一個長達20多年的大型工程的結果,開始于1970年,目的只是看看他們能挖到多深。他們挖到了40000英尺,那時極端的熱熔化了他們鉆孔設備的焊接處,工程被迫停了下來。盡管他們只挖了0.1%的長度,但溫度已經(jīng)到了近356華氏度那么高。
根據(jù)拇指規(guī)則,我們將數(shù)據(jù)簡單化,你每挖100英尺,地球的溫度會上升1華氏度,這意味著在下降2秒以后,你能感覺到溫度上升了差不多1華氏度。這不是什么大問題,但是在你的新的真空隧道里,你加速得很快。
在3秒以后,你會感到隧道里的溫度上升了3華氏度,30秒以后,就會像在烤箱里一樣熱了。你會覺得很不舒服,但是你會堅持很長時間,長到令人驚訝的程度。在18世紀,英國人查爾斯·布萊格登爵士將一個房間加熱到200多華氏度,他在里面坐了15分鐘,然后毫發(fā)無損地走了出來。但是布萊格登并不是在一個溫度逐漸上升的房間里,這跟你的隧道不一樣。在30秒以后,你可能還活著,但是隧道會持續(xù)升溫。又過了30秒以后,你就行進了13英里,而溫度會高達1000華氏度。如果你帶上一塊半加工的比薩,那么此時比薩就可以直接吃了,你也會被烤熟。
但是情況會變得更糟,甚至連你的尸體都到不了地球的另一頭。
地球核心處有11000華氏度,比太陽表面的溫度都高。在這種溫度下,你的身體會瞬間蒸發(fā),這意味著你的電子會從你的原子上脫離出來,你會變成一團等離子體。
所以我們需要對你的隧道進行另一番設計上的修改。我們需要對它進行隔熱處理,并且要完成得非常好(這不可能)。你能成功嗎?
假設你沒有撞擊到隧道的墻壁——那會讓你減速,并且讓你沒法到達另一頭——你會在19分鐘多的時間內到達地球核心,然后以每小時18000英里的速度繼續(xù)降落。一旦你穿過了地核,你會開始減速,因為地球會開始使用拉力拉你回去。就像游樂場上的秋千,你的動量會把你拉回到你最開始的高度——在隧道里的情況下,是你出發(fā)的地方。
所以如果你忽略掉在極端高溫下挖洞和抵抗地球內核的壓力這些不可能完成的任務(在現(xiàn)有的科技手段下),你能到達地球的另一頭嗎?事實上,可以!大約38分鐘11秒以后,你會到達地球的另一頭。記得在到達的時候,要抓住地面。
如果沒能抓住,你會將整個過程再來一遍。
(白丁儒摘自《假如你跳進一個黑洞里》湖南科學技術出版社)
【素材運用】雖然只是假設,但一切都是基于事實進行的推理,能否成功并不重要,重要的是,只要敢于想,而且能夠積極主動鍥而不舍地追求,那么有朝一日,也許這假設就會變成現(xiàn)實。無數(shù)事實都證明了這一點,“飛機上天”“人類登月”“火星探索”……人類把一個個不可能變?yōu)榭赡???茖W能不斷進步,就在于能夠幻想,能夠假設。
【速用名言】
1.人的天職在勇于探索真理?!ㄌm天文學家 哥白尼
2.想象力比知識更重要,因為知識是有限的,而想象力概括著世界的一切,推動著進步,并且是知識進化的源泉。嚴格地說,想象力是科學研究中的實在因素。——美國、瑞士物理學家愛因斯坦
【適用話題】大膽幻想;不懈探索;相信科學
(特約教師 王緒春)