- 趣味物理學:續篇
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 1081字
- 2021-10-29 18:02:08
5.阿基米德真的可以撬動地球嗎
據說發現了杠桿原理的古希臘著名科學家阿基米德曾經說過一句慷慨激昂的話,那就是“給我一個支點,我可以撬起地球”(圖20)。波盧塔克的著作中還對阿基米德進行過這樣的闡述:“曾經有一次,阿基米德寫了一封信,寄給他的親戚和朋友敘古拉薩國王希倫。那封信里寫道,如果給他一個支點,什么樣的重物他都能挪動。他證明力的無限作用已經達到了瘋狂的程度,他除了說過撬動地球的話以外,還放出豪言,倘若再給他一個地球,他就能在另一個地球上面挪動我們賴以生存的地球。”

圖20 “阿基米德使用杠桿撬動地球”
阿基米德是這樣解釋的,如果他有一根杠桿,就能抬動所有的物體,即便他使的力是最小的。我們只需把這個力作用在長力臂上,而讓重物承受短力臂的作用,所以,他覺得僅憑自己的雙手按壓一根奇長無比的杠桿的力臂,就能輕易抬起很重的物體,即便重物的質量等同于地球。
不過,這位偉大的力學家并不知道地球有多大的質量,如果他知道了,絕對不敢再放出這樣的豪言壯語。我們不妨設想一下,如果我們真的給阿基米德一個地球,讓他拿那個地球作為支點,而且,他神奇般地制作了一根超長的杠桿。那么,你可以猜測一下,如果把跟地球同質量的重物抬高1cm,究竟需要花費多長的時間?讓我來告訴你答案吧!要想做到這一點,至少需要三十萬萬萬年!
事實上,我們知道地球的質量到底是多少,如果我們把這個跟地球質量相同的重物放在地球上進行稱重的話,那么它的重量差不多是:
6000000000000000000000t.
如果一個人在不借助外力的作用下,能夠舉起的重物達到60kg,那么他想將“地球抬起來”,就必須準備一根長度長到令人無法想象的杠桿,它的長力臂須是短力臂的100000000000000000000000倍。
經過一些簡單的運算,我們可以得出以下結論,如果將短力臂抬高1cm的話,需要在茫茫的宇宙里畫出一條大到幾乎沒有邊際的弧線,這條弧線的長度大約為:1000000000000000000km。
如果阿基米德打算抬高地球哪怕只有1cm的高度,那么,他那只向下壓杠桿的手位移的長度簡直超乎了人們的想象!要想做到這一點,大約需要用多久呢?舉個例子,倘若阿基米德可以在1s的時間里將60kg的重物抬高1m的話,那么,如果他想把地球抬高1cm,需要的時間則達到了驚人的1000000000000000000000s,換算成年的話,就是三十萬萬萬年啊!即便阿基米德一輩子都在拼命地向下壓杠桿,把地球抬起的高度也遠不及最纖細的頭發絲……
就算這位天才的發明家的聰慧超越了人類,那么他無限地壓縮撬動地球的時間也是絕對不可能的。通過“力學黃金定律”我們可以得知,如果一種機器在力上鉆了空子,那么它位移的長度就會大幅度增加,所以,就算阿基米德的手動起來快如光速(大自然中最快的速度,每秒能夠移動300000km),他也需要花費十幾萬年的時間,才能撬動地球1cm。