物理

假如重力離家出走 江楓

你一定聽過牛頓和蘋果的故事，但你可能不知道，這最開始是伏爾泰從牛頓他侄女那里聽來的二手段子。不論故事真假，牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力總歸是真的，它一直以重力的身份潛伏在地球表面，看似毫不起眼、可有可無。如果有一天，重力突然離家出走，到底會(huì)鬧出哪些亂子？

火焰會(huì)停止燃燒

還記得隔壁化學(xué)老師講過的燃燒嗎？火焰的本質(zhì)，其實(shí)就是可燃物和氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。燃燒的時(shí)候，空氣受熱變輕，一邊發(fā)光一邊向上移動(dòng)，形成火焰的形狀。冷空氣一看有空子可鉆，便趁虛而入，占據(jù)上升空氣留下的位置，再次受熱反應(yīng)。這樣就會(huì)形成一個(gè)循環(huán)，源源不斷地提供氧氣，直到氧氣或者燃料耗盡。

要是在失重的條件下，情況可就大不一樣了。因?yàn)闆]有力量把重的氣體往下拽，空氣受熱變輕之后也就不會(huì)上升。失去了重力的監(jiān)督，火焰會(huì)發(fā)福成一個(gè)球形的胖子。由于缺乏對(duì)流，初始燃燒過后，沒有新鮮空氣進(jìn)入，火焰球中氧氣用完得不到補(bǔ)充，只能迅速熄滅。如果真有這么—天，家里的燃?xì)庠羁峙率且瑴I下崗了。

機(jī)械表會(huì)更精準(zhǔn)

石英表，是利用石英晶體受電池電力影響產(chǎn)生的規(guī)律性振動(dòng)來計(jì)時(shí)的。它的一大勁敵機(jī)械表，則是以機(jī)芯內(nèi)的發(fā)條為動(dòng)力帶動(dòng)齒輪，進(jìn)而推動(dòng)表針轉(zhuǎn)動(dòng)。

這兩種表到底哪個(gè)更好，一直是鐘表愛好者們爭(zhēng)論不休的話題。但機(jī)械表有個(gè)不得不承認(rèn)的bug——誤差會(huì)比石英表更大。這主要是因?yàn)?，機(jī)械表內(nèi)部有個(gè)叫“擒縱機(jī)構(gòu)”的家伙，會(huì)在機(jī)械表隨手移動(dòng)的過程中，受到重力影響而導(dǎo)致誤差。

針對(duì)這個(gè)問題，瑞士鐘表大師路易·寶璣發(fā)明了“陀飛輪”調(diào)速裝置，將擒縱機(jī)構(gòu)放在一個(gè)框架之內(nèi)，圍繞軸心360度旋轉(zhuǎn)。這樣，零件的方位誤差互相抵消，就能最大限度地降低重力對(duì)機(jī)械表造成的影響。

所以，如果重力消失，那么即便是普通機(jī)械表也可以大大提升精準(zhǔn)度啦！

人體會(huì)萎縮退化

人體肌肉受到重力帶來的負(fù)荷時(shí)，細(xì)胞會(huì)合成肌纖維蛋白，增加肌肉力量。而在失重情況下，肌肉負(fù)荷嚴(yán)重不足，肌肉就會(huì)開始分解萎縮。同樣，沒有重力的負(fù)載，鈣質(zhì)就會(huì)流失，導(dǎo)致骨骼強(qiáng)度下降。這也是為什么，長(zhǎng)期生活于空間站的宇航員會(huì)出現(xiàn)骨質(zhì)流失、肌肉乏力的現(xiàn)象。

如果有幸能見到失去重力的地球，估計(jì)大家都會(huì)變成“失重癱”。

地球會(huì)爆炸

當(dāng)然，上述情景只是一種假設(shè)，永遠(yuǎn)不可能真正發(fā)生。要是重力真的離家出走，造成的影響可不止這么一點(diǎn)點(diǎn)。

一旦地球失去了重力，隨著高速自轉(zhuǎn)，無論飛禽走獸還是江河湖海，所有沒被固定在地面上的物體都會(huì)離開地球表面，呈直線飛入太空。原本被地球重力束縛的大氣層也會(huì)逃逸。暴露在宇宙的惡劣條件下，地球生命可能會(huì)全部消失。

英國(guó)天文學(xué)家卡倫預(yù)言，地球自身可能因此分崩離析，成為一塊塊碎片飄入太空。不僅如此，太陽也難逃厄運(yùn)。一旦失去與地球間的相互引力，內(nèi)核的高壓將會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生劇烈爆炸。到那個(gè)時(shí)候，太陽系甚至宇宙究竟會(huì)落得什么下場(chǎng)，我們也不得而知。

重力作為萬有引力在地球上的代表，可以說是四大基本相互作用里最紅的成員了。它的存在并不是為了束縛，而是為了提供保護(hù)。地球需要它，地球上的生命更離不開它。如果重力不復(fù)存在，與地球有關(guān)的一切都將失去意義。

重力可以被制造

如果未來有一天，人類成功研發(fā)出移民外星的技術(shù)，來到一顆陌生星球居住。為了能長(zhǎng)期生活下去，必須想辦法人工制造重力。

那么，有哪些（看似）靠譜的重力制造方法呢？

方法一：通過線性加速制造重力

愛因斯坦曾提出，當(dāng)一個(gè)力把地面推向人，并保持約9.8m/s^2的加速度（等同于重力加速度），這個(gè)力給人的感覺就和引力一樣了。換句話說，如果飛船以垂直于底部向上9.8m/s^2的加速度前進(jìn)，就會(huì)產(chǎn)生線性加速度，進(jìn)而構(gòu)成人工重力。但是想要維持這一加速度，飛船的引擎必須具備足夠的推力，同時(shí)還要消耗大量的能量。即使未來科技能夠?qū)崿F(xiàn)，也絕對(duì)是個(gè)不環(huán)保的做法。

方法二：通過旋轉(zhuǎn)制造重力

這一方法，是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向心加速度來模仿重力加速度，從而實(shí)現(xiàn)人工重力。前些年的科幻片《星際穿越》《火星救援》中，都有通過旋轉(zhuǎn)飛船結(jié)構(gòu)來制造重力的設(shè)定。向心加速度是圓周半徑乘以角速度的平方，要想達(dá)到1G的向心加速度，只能靠增加半徑或者轉(zhuǎn)速?？紤]到人類所能承受的最快轉(zhuǎn)速有限，只能大幅增加飛船半徑。不用說，肯定是個(gè)勞民傷財(cái)?shù)拇蠊こ獭?/p>

方法三：通過電磁力模擬重力

這種方法相對(duì)比較笨，就是通過電磁場(chǎng)額外施力來模擬重力。使用這種方法，需要大批量生產(chǎn)感應(yīng)設(shè)備，人們穿戴上感應(yīng)設(shè)備，將電磁力大小設(shè)定為等同于重力大小，就能模擬出有重力的環(huán)境了。不過，要讓每個(gè)人都能穿上電磁感應(yīng)設(shè)備，好像也不是件簡(jiǎn)單的事兒。