地球表示
微微一笑
不得不说,模友们的脑袋里总是充满了奇思妙想,比如超模君最近就收到了这么个问题:
首先,这问题真就属于一看很有趣,细想全是BUG的那种。
且不说怎么让70亿人同时聚集在一个地方,每个人的跳跃时间、跳跃高度不同,同时起跳同时落地更是不可能。不过,人类思考问题,一向有个伟大的法宝用来屏蔽这些场外因素,那就是“假设”!咱们接下来就用上这个法宝,假设以上复杂的因素都不存在,70亿人同时起跳落地,会不会引发地球一场前所未有的大灾难呢?首先有人会担心,70亿人同时落地产生的巨大能量,会因此把地球“蹬”出运行轨道。有人认为地球会因此毁灭,也有人认为地球可以因此得救。2005年,德国艺术家希曼成立了“跳地球”站点,并发起“跳地球日” (World Jump Day)。顾名思义,也就是在每年的跳地球日,他都将号召西半球的六亿人一起跳跃,以此改变地球在宇宙中的位置,离太阳远一点。最终,达到'停止全球暖化、延长白天时数,创造更适合人居的气候。”“把地球蹬出轨道”和“6亿人一起跳跃拯救地球”的说法,毫无疑问是不科学的。这里超模君要给大家科普物理学的一个基本定律——动量守恒定律。
如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量就保持不变。
结合人类的跳跃来解释,也就是人类跳起来的时候,给了地球一个向下的推力,这时候人类和地球分开了。但人类着地时,等于人类又把地球拉了回来。这是因为万有引力作用于人类和地球双方,相互吸引。因此,根据动量守恒定律:当人类跳跃时,地球轨道会因此稍微偏离,但又会立刻回到原点,毫无变化。美国路易斯安那大学的一名物理学教授曾经做过计算,得出了70亿人起跳造成地球偏移的距离,计算结果称得上对人类的“羞辱”。接着,经过一系列复杂的运算后,他最终得出地球的移动距离,为千亿分之二毫米。(详细的计算过程:https://www.wired.com/2010/08/what-if-everyone-jumped/)这程度,别说地球毁灭了,就跟咱们掉了头发丝一样毫无感觉。而此时其他网友也开启了脑洞,假如反过来计算,想要地球移动1厘米,人类应该怎么做呢?Youtube日本区的一名物理科普博主曾为此专门做了一期视频,目前观看量已经达到了600多万。这位博主的思路是:人数不够,体重来凑。假设地球上的每一个人都有相扑运动员的身材,应该就有希望了吧。据测算,一个优秀相扑运动员的平均体重可以达到162公斤,再假设每人都能跳起30厘米的距离,结果又如何呢?经过计算,地球移动的距离的确提升了数倍,但仍是千亿分之五毫米....因此,能让地球移动1cm的人均体重,无疑大大超出人类的想象。每个人的体重得达到26万亿公斤,再同时跳跃30cm,地球才会微微地移动1cm,然后恢复原状。这活儿,交给动不动就毁灭“地球”的超级赛亚人们,估计都不敢接。
还有另外一种比较常见的猜想是:70亿人同时起跳着地,这能量怎么也得引起一场大地震吧?以2011年的311日本大地震为例,这次矩震级达到9级的地震,震后引起了一系列灾害:比如核岛的核泄露、太平洋沿岸的海啸....那么,70亿人同时起跳着地,会不会引起一场311日本大地震级别的灾难呢?其实,人类早已做过相似的实验,我们完全可以借此联想一下。2015年,某英国科普频道曾前往一个大型音乐节现场,由主持人带领现场50000名观众一同起跳。与此同时,1.5公里外有当地的地震学家进行地面振动的监测。演出间隙,观众热情已到沸点,事不宜迟,实验马上开始!'Ladies and 乡亲们!你们好吗!”帅气的主持人小哥一上场先与观众来一波热情互动。“今天,我想和你们制造一场地震...此刻我需要你们做的,就是一起跳起来!”“接下来,我们倒数3秒,3...2...1....起跳!”最终,场外监测到的数据是:这次50000人的起跳引起了相当于里氏0.6级的地面震动,相当于无感。
这时有人会问:换算成70亿这样庞大的数字,那也是5万人的14万倍啊,如此造成的能量难道不足以引起一场大地震吗?然而,地震学家无情地表示:如果想要达到311日本大地震的程度,那地球的人数还要再翻700万倍才行。我们可以简单地运用重力势能的公式(Ep=mgh),来计算一下70亿人起跳落地所造成的能量。假设全球70亿人的平均体重为70公斤,平均弹跳为40cm ,重力势能转化的动能为:490000000*1000*9.8*0.4=1.9208万亿焦耳换算一下,1吨的TNT炸药爆炸释放的能量约为41.9亿焦耳。因此,1.9208万亿焦耳大约相当于458吨TNT爆炸释放的能量。与之相比,投放在广岛的原子弹相当于20000吨TNT。换句话说,70亿人起跳造成的能量,也就相当于给地球挠了个痒。比如,落地产生的能量会产生200分贝的噪音,而参考喷气式飞机发动时的噪声为150分贝,人类的疼痛阈值为120分贝,大部分的人将会鼓膜穿孔,导致耳聋。
当70亿人同时聚集在同一个地方,当地的手机网络将会崩溃,人们将无法用手机导航、联系亲友、搜寻信息....
同时,因为全世界的人都聚集在一起了,所以交通、食宿这些基本的生活保障都会瘫痪,而因为缺少食物,最终很可能演变成一场争夺资源的“大逃杀”。
换句话说,假如这个实验真的存在,结局大概率会是人类妄想秀一波地球,却被地球无情反杀。
而假如这个实验存在,也说明我们一开始就没有去做这样一个简单的运算:假设全球人口73亿,全挤在一起,按每平方米站4个人,可以得出这个“人类方阵”的面积为1825平方千米。将这个结果输入某度,你可以得到山东省平邑县的总面积。
最终可以得出,地球和“人类方阵”面积的比例为2800000:1!当真是螳臂当车、以卵击石、卵与石斗、蚍蜉撼树.....也不过如此。
数学是什么?它是永恒,是真理,是一切的答案。地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。而数学的发展,离不开数学家们默默耕耘,无偿奉献。多亏了一代代数学家的不断完善与拓展,我们今天的世界才从中获益更多。