來源:百度文庫 2010-08-31 15:00:51
第二章力·功·摩擦 2.5阿基米德能舉起地球嗎?
“給我一個支點,我就能舉起地球”,相傳這是古代發現杠桿原理的力學家阿基米德說的話。我們在波盧塔克的書里讀到:“有一次,阿基米德寫了一封信給敘拉古國王希倫,他同這位國王既是親戚,又是朋友。信里說,一定大小的力可以移動任何重量。他喜歡引用有力的證明,補充說:如果還有另一個地球的話,他就能到上面去,把我們的地球移動。”
(采自1780年出版的一本書里的一幅木刻)
阿基米德知道,如果利用杠桿,就能用一個最小的力,把不論怎樣重的東西舉起來:只要把這個力放在杠桿的長臂上,而讓短臂對重物起作用。因此,他又想到,如果用力壓一根非常長的杠桿臂,他的手就可以舉起質量等于地球的重物①。
然而如果這個古代偉大力學家知道地球的質量是多么大,他也許就不會這樣夸口了。讓我們設想阿基米德真的找到了另一個地球做支點;再設想他也做成了一根夠長的杠桿。你知道他得用多少時間才能把質量等于地球的一個重物,哪怕只舉起一厘米呢?至少要三十萬萬萬年!
原來地球的質量天文學家是知道的。質量這樣大的物體,如果把它拿到地球上來稱的話,它的重量大約是:
6,000,000,000,000,000,000,000噸。
如果一個人只能直接舉起60公斤的重物,那末他要“舉起地球”,就得把自己的手放在一根這樣長的杠桿上,它的長臂應當等于它的短臂的100,000,000,000,000,000,000,000倍!
簡單地計算一下就可以知道,在短臂的那一頭舉高一厘米,就得把長臂那一頭在宇宙空間里畫一個大弧形,弧的長度大約是
1,000,000,000,000,000,000公里。
這就是說,阿基米德如果要把地球舉起一厘米,他那扶著杠桿的手就得移動大到這樣不可想象的一個距離!那末他要用多少時間才能做完這件事呢?如果我們認為阿基米德能在一秒鐘里把60公斤的重物舉高一米(這種工作能力已經幾乎等于一馬力!),那末,他要把地球舉起一厘米,就得用去
1,000,000,000,000,000,000,000秒,
或三十萬萬萬年!可見阿基米德就是用一輩子時間按著杠桿,也不能把地球舉起象極細的頭發那樣粗細的一段距離。
不管這位天才的發明家怎樣聰明,他也沒法顯著地縮短這段時間的。“力學的黃金律”告訴我們,任何一種機器,如果在力量上占了便宜,在位置移動的距離上,也就是在時間上一定要吃虧。即使阿基米德的手能夠運動得和自然界最大的速度——光速(每秒300,000公里)——一樣快,他也只能在做了十幾萬年的工作以后,才能把地球舉起一厘米。
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