5.阿基米德真的可以撬动地球吗
据说发现了杠杆原理的古希腊著名科学家阿基米德曾经说过一句慷慨激昂的话,那就是“给我一个支点,我可以撬起地球”(图20)。波卢塔克的著作中还对阿基米德进行过这样的阐述:“曾经有一次,阿基米德写了一封信,寄给他的亲戚和朋友叙古拉萨国王希伦。那封信里写道,如果给他一个支点,什么样的重物他都能挪动。他证明力的无限作用已经达到了疯狂的程度,他除了说过撬动地球的话以外,还放出豪言,倘若再给他一个地球,他就能在另一个地球上面挪动我们赖以生存的地球。”
图20 “阿基米德使用杠杆撬动地球”
阿基米德是这样解释的,如果他有一根杠杆,就能抬动所有的物体,即便他使的力是最小的。我们只需把这个力作用在长力臂上,而让重物承受短力臂的作用,所以,他觉得仅凭自己的双手按压一根奇长无比的杠杆的力臂,就能轻易抬起很重的物体,即便重物的质量等同于地球。
不过,这位伟大的力学家并不知道地球有多大的质量,如果他知道了,绝对不敢再放出这样的豪言壮语。我们不妨设想一下,如果我们真的给阿基米德一个地球,让他拿那个地球作为支点,而且,他神奇般地制作了一根超长的杠杆。那么,你可以猜测一下,如果把跟地球同质量的重物抬高1cm,究竟需要花费多长的时间?让我来告诉你答案吧!要想做到这一点,至少需要三十万万万年!
事实上,我们知道地球的质量到底是多少,如果我们把这个跟地球质量相同的重物放在地球上进行称重的话,那么它的重量差不多是:
6000000000000000000000t.
如果一个人在不借助外力的作用下,能够举起的重物达到60kg,那么他想将“地球抬起来”,就必须准备一根长度长到令人无法想象的杠杆,它的长力臂须是短力臂的100000000000000000000000倍。
经过一些简单的运算,我们可以得出以下结论,如果将短力臂抬高1cm的话,需要在茫茫的宇宙里画出一条大到几乎没有边际的弧线,这条弧线的长度大约为:1000000000000000000km。
如果阿基米德打算抬高地球哪怕只有1cm的高度,那么,他那只向下压杠杆的手位移的长度简直超乎了人们的想象!要想做到这一点,大约需要用多久呢?举个例子,倘若阿基米德可以在1s的时间里将60kg的重物抬高1m的话,那么,如果他想把地球抬高1cm,需要的时间则达到了惊人的1000000000000000000000s,换算成年的话,就是三十万万万年啊!即便阿基米德一辈子都在拼命地向下压杠杆,把地球抬起的高度也远不及最纤细的头发丝……
就算这位天才的发明家的聪慧超越了人类,那么他无限地压缩撬动地球的时间也是绝对不可能的。通过“力学黄金定律”我们可以得知,如果一种机器在力上钻了空子,那么它位移的长度就会大幅度增加,所以,就算阿基米德的手动起来快如光速(大自然中最快的速度,每秒能够移动300000km),他也需要花费十几万年的时间,才能撬动地球1cm。