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撬动地球需要多长的杠杆？

旅行 2024-12-11 12:18 云南

在早期人类的生产活动中，人们就已经发现了杠杆原理——动力与动力臂之积等于阻力与阻力臂之积。人类把这种物理现象用于生产活动，5000年前古埃及人被认为用杠杆原理来修建宏伟的金字塔。

对于杠杆原理，古希腊物理学家阿基米德曾有一句名言：“给我一个支点，我就能撬动整个地球”。那么，如果真用杠杆来撬动地球，所需的杠杆要多长呢？

首先，需要给这根杠杆找一个支点。在地球周围，有一个非常适合充当支点的天体，那就是绕地球公转的月球。月球并不是在一个圆形轨道上绕地球运动，这里假设月球离地球最近时，月球作为支点，此时的地月距离为36.26万千米。

再假设有个体重为60千克的人在杠杆的另外一端，以他自身的重量来提供动力。地球的质量是已知，约为5.97×1024千克。那么，根据杠杆原理的公式：动力×动力臂=阻力×阻力臂。

由此可以计算出动力臂的长度为3.61×1028公里，这个长度远大于阻力臂，所以动力臂的长度近乎等于杠杆的总长度。那么，这个长度是什么概念呢？

如果把它换算成光年，则相当于3.81×1015光年，或者3810万亿光年。也就是说，以将近每秒30万千米的光速走完这段距离，将需要3810万亿年的时间！

这根杠杆的长度超乎想象。要知道，以地球为观测中心的可观测宇宙半径只有465亿光年，所以这根杠杆远远超出可观测宇宙的范围，将会进入不可观测宇宙中。

目前，天文学家并不清楚整个宇宙究竟有多大。其中一种估算的结果显示，整个宇宙的半径为12万亿光年。如果按照这个数据来看，这根杠杆甚至伸出了整个宇宙。

当然，宇宙也有可能是无限的，没有边界。在这种情况下，撬动地球的杠杆在宇宙中可以放得下。

学界还有一种猜测，即宇宙是有限而无界的，也就是宇宙的几何形状是闭合的。在这样的情况下，这根杠杆也能放得下。只是在弯曲的空间中，杠杆会跟着一同弯曲——如果整个宇宙并不大，杠杆有可能会绕一圈回来，头尾碰到一起。

但是，即便宇宙中放得下这根杠杆，想要用它来撬动地球，将需要等待极为漫长的时间。当人类在杠杆的一端开始撬动时，力不会瞬间传播到杠杆的另一端，也不会以光速传播，杠杆的另一端不会快速做出响应。

事实上，力的传播速度等同于声音在杠杆中的传播速度，因为这是一种机械波的传播。如果这根杠杆是钢制的，那么，力在其中的传播速度约为5000米/秒。因此，当人撬动杠杆时，另一端的地球要等2.28万亿亿年之后才会被撬动。

所以理论上，用杠杆可以撬动地球，但现实中根本不可能做到。首先，所需的杠杆长度极长，将要达到3810万亿光年。无论杠杆是用什么材料制成的，其质量都会无比巨大，很有可能会直接坍缩成黑洞。其次，即便存在这样的钢制杠杆，用它撬动地球也要耗费2.28万亿亿年的时间，到那时地球和月球可能早已不存在。

另外，人在太空中也无法直接推动杠杆，需要一台火箭发动机来提供动力！

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