尼亞加拉稻草

提出這個問題的人可能會被國際尼亞加拉委員會、國際尼亞加拉管理委員會、國際聯(lián)合委員會、國際尼亞加拉董事會工作委員會找麻煩，很可能還包括圣勞倫斯河適應(yīng)性管理委員會。與此同時，地球可能會因?yàn)檫@個問題中假設(shè)的情況而被毀滅。

好吧，這并不完全正確。對于這個問題描述的場景中存在的風(fēng)險(xiǎn)，真正顯而易見的答案是：“尼亞加拉瀑布不適合通過一根稻草?！?/p>

液體通過某物時，流體的流速是有極限的。如果你泵送流體通過一個狹小通道，流體會加速。如果此處的流體是氣體，當(dāng)氣體在窄縫中的流速達(dá)到聲速時， 它會“噎住”。此時，氣體在縫隙中將不能流動得更快。不過，你仍然可以通過增加壓力的方式，使每秒通過窄縫的流量繼續(xù)增加，這會進(jìn)一步壓縮氣體。

對水而言，使其阻塞還有另一種原因。當(dāng)一種流體快速通過某個通道時，由于遵循伯努利原理，流體中的壓強(qiáng)下降。水總是“想”沸騰，卻被氣壓壓在一起。如果壓力不足，水中就會產(chǎn)生沸騰的蒸汽。這被稱為空化。

當(dāng)水被迫高速通過一個通道時，空化氣泡使其在整體上變得不那么致密。增大壓強(qiáng)，試圖讓它更快地通過，只會使它沸騰得更快。即使水和蒸汽混合著以更快的速度流動，這也會使得通過通道的水的總量持續(xù)上升。

水流速度的另一個限制來自聲速。我們無法用增壓的方式使通過通道的水流加速至超過聲速（在水中的聲速）。如果你嘗試使水的速度達(dá)到那種程度，那么通道的轉(zhuǎn)彎處對它而言將是毫無用處的，因?yàn)樗畬?shí)在是有些重。

所以，要使尼亞加拉瀑布剛好能通過一根稻草，需要它流多快呢？它的流速是否可以超過聲速呢？這很容易就能算出來。我們需要知道的是瀑布的流速以及要穿過的面積是多少。

尼亞加拉瀑布的流速至少是2800立方米/秒，這實(shí)際上是規(guī)律好的。尼亞加拉河供應(yīng)的水量大概是8300立方米/秒，但是其中的大部分都被轉(zhuǎn)移到隧道中用于發(fā)電了。不過，如果世界上最著名的瀑布完全被用于發(fā)電，游客一定會發(fā)怒的。所以，至少要有2800立方米/ 秒的水流量從懸崖上傾瀉而下供人觀賞（夜間和淡季為這個數(shù)字的1/2）。在接下來的幾年里，瀑布可能會關(guān)閉維修?？赡芤纯此麄兡苷业绞裁磯蚩岬臇|西。（重要提示：如果你想把尼亞加拉瀑布的水導(dǎo)向一根稻草，你會違反《1950條約》中“2800立方米/秒”的限制。這一條約由國際尼亞加拉委員會監(jiān)督執(zhí)行，這個委員會由一個美國人和一個加拿大人組成。他們可能會對你感到不安，同樣的，我在最開始所說的那些各種各樣的組織都會感到不安，所以你要自己承擔(dān)這些風(fēng)險(xiǎn)。）

一根標(biāo)準(zhǔn)的稻草直徑大約為7毫米。要計(jì)算水流速度，我們只需要用流量除以面積。如果結(jié)果大于聲速，水流會被堵塞，這就會產(chǎn)生一些問題。

顯然，此處的水流速是光速的1/4。

從好的方面說，我們不需要擔(dān)憂空化，因?yàn)楫?dāng)這些水分子碰撞到稻草的內(nèi)壁時，很快會引發(fā)各種各樣激動人心的核反應(yīng)。在這些高能量的情況下，一切都是等離子體，所以沸騰和空化的概念甚至根本不適用。

但是情況變得更糟糕了！水柱的相對反沖力將會非常強(qiáng)。當(dāng)然它還不足以將北美板塊向南推動，但足以摧毀你制成這個水柱所需的所有設(shè)備。

事實(shí)上沒有一臺機(jī)器可以將如此多的水加速到相對速度。粒子加速器可以把物體加速到這個速度，但是他們通常采用小罐氣體。你不能把尼亞加拉瀑布放進(jìn)加速器。如果你非要這么做，科學(xué)家會非常生氣的。

好心提醒一句，這一場景中粒子噴射產(chǎn)生的能量將大于地球上所有太陽能的總和。這個“瀑布”的輸出功率相當(dāng)于一個小恒星，它的光和熱將會使地球溫度迅速升高，海洋瞬間被煮沸，并在瞬間將地球變成一個不再適宜定居的地方。

所以，我祈求有人能站出來阻止這場災(zāi)難。