最瘋狂問題的科學答案是什麼？

天才與瘋子往往只差一步。偉大的發明就是誕生於瘋狂的想法，許多科學家就是一個瘋狂的怪咖。現在，就讓我們看看一些最瘋狂問題的科學答案

如果你掉進火山裡

世界上最不可能發生的事情之一是一個倒霉鬼跑到火山周邊玩耍，隨後運氣差到極點，摔了個跟頭掉進去了。不過，現在有一個非常瘋狂的自殺者，他偏偏要嘗試這種離奇的自殺方式，縱身跳進了火山熔岩內。那麼，等待他的會是什麼呢？

由於火山內部涌動的岩漿溫度能達到1200℃～2000℃，不用多想，他肯定像進了一個焚化爐一樣被活活燒死，但是我們不妨討論下他的死亡過程，比如掉進熔岩中時，是會像《魔戒》里咕嚕那樣沉下去？還是會浮在熔岩表面？

?熔岩是熔化的岩石，它跟普通液體非常不一樣。首先，它的密度非常高，是水和人體密度的兩三倍。更重要的是，它還比水粘稠幾千到幾百萬倍。所以，當一個人掉到這麼高密度和大流動阻力的岩漿里，一般情況下，他會浮在岩漿表面，身體迅速起火，直至化為灰燼。

不過在2002年，德國研究人員曾做了一個實驗，將裝有剩飯剩菜和其他有機物質的30千克的袋子，扔到衣索比亞爾塔阿雷火山的熔岩湖，用來模擬相同體重的人掉下去會發生什麼。結果表明，當袋子從80米高空墜下後，在熔岩湖表面的熔岩殼上撞出了一個洞口，最終燃燒著的袋子徑直沉入了熔岩池裡。之所以能進入熔岩內部，是由於袋子燃燒起來後，產生的蒸汽觸發了熔岩，熔岩從中噴涌而出，使得洞口變大。這就說明掉入熔岩的人也可能會穿透表層的熔岩殼，並淹沒在滾燙的熔岩中。

淹沒在滾燙的岩漿中的經歷，似乎比浮在岩漿表面更為恐怖。不過，不用太害怕，在接觸到岩漿前，你可能已經死亡。因為火山的內部是一個封閉的空間，熱量不會散得很快，輻射熱會非常高，在你掉落到岩漿中前，你的肺可能因為熱空氣而碳化，也可能全身已經燃燒起來。即便你穿著隔熱服躲過了這層層劫難，也許會因為高速撞擊濃稠的岩漿，頭骨或脖子斷裂而死。

假如地球人都是牛頓

變得更聰明，是許多人的夢想。現在神經學家弄明白了基因網路決定著一個人的智商高低，理論上來說，編輯基因可以提高人類的智力。那麼，如果人類比現在聰明兩倍，會怎樣？

現在全人類的智商平均數是100，為簡單起見，我們不妨假設人類變聰明兩倍，指的是智商平均分數翻了一倍，達到了200分。按照概率計算，智商200以上的人，100億人中才會有一個，現在世界人口只有約70億，所以，今天這樣的超級天才並不存在。不過，一些科學家認為，17世紀偉大的科學家牛頓，智商可能達到了200分。所以我們不妨以牛頓為原型，如果我們都是牛頓，世界是否會變得比今天更好?

從個人的角度來看，智商高無疑是非常有利的。最明顯的效果是學習能力的顯著提高，我們將在幾個星期內就能掌握一種新的語言，或者只用幾周時間，就可以成為一個腦外科醫生。14歲的本科生和18歲的博士生將非常常見，一個16歲的人成為出色的外交家也很有可能。這時，我們每個人都可以在最短的時間內創造比現在人更多的知識和財富，可以憑著自己的興趣去做自己想做的事情，而不用擔心會不會因為自己太笨，沒有能力完成。

聰明的人也會更健康更長壽，因為他們知道行為與一些疾病的關聯性關係，比如一些慢性疾病正是因為人們平時脂肪、糖分攝取量過高，高智商人群憑藉著更高的認知能力，能避免不健康的生活方式。

不過，另一方面，雖然人們喜歡將社會問題歸咎到人類的無知和愚蠢，但沒有笨蛋，社會的福祉可能也不會大幅度提高。一個原因是智商與人格、情商並不相同，即便每個人IQ達到了200，也會像現在社會一樣，每個人擁有各種各樣的人格。當精神病態和暴力犯罪者這些瘋狂的人擁有高智商時，無疑是非常危險的。

另一方面，雖然像鬥毆、搶劫這樣的低級犯罪案件數量會下降，但犯罪分子們會比以往更聰明，像銀行詐騙、賣有毒藥品的白領犯罪案件會增加，並且案件變得更加複雜，而這種類型犯罪造成的財政損失遠遠大於低級犯罪所造成的。

不過，雖然這些高智商人群將會令社會管理者很頭疼，但警察和政府管理者也會比現在更聰明。而且，70億個大腦運行能力超凡的牛頓，將會發明更多的新技術，解決目前人類無法解決的問題，我們也許會知道如何有效地將海水淡化，或者找到一個可以無限使用的替代能源。由於這些突破性的技術將可能會創造出更多的財富，產生更多的社會資源，可能會有助於減少社會衝突。

給你一個槓桿，能否撬動地球？

阿基米德說「給我一個支點，我可以撬起地球。」實際上，地球質量很大，人的質量相對微小，因此如果站在地球上，人是不可能翹起地球的。不過，如果站在宇宙內，還是非常有可能的。

這句話所蘊含的的實際上是槓桿原理：二重物平衡時,它們離支點的距離與重量成反比。用公式表示就是：動力×動力臂=阻力×阻力臂。現在，我們不妨繼續假設，假如你站在太空，持著一根長桿，然後你想憑藉著自己的力量，讓地球這個行星的位置改變。在什麼樣的情況下，會如你所願呢？

根據槓桿原理，假如支點位於長桿的中心，這時動力臂長度跟阻力臂相等，要想撬動地球，你施加的動力就得跟地球一樣重，達到約6X1024千克的力，這無疑是非常困難的。所以，如果你想要最少的力氣，就能撬動地球，我們就得將支點移動得離重的物體更近。在生活中，這樣的例子很多，比如如果推一個旋轉門，你如果伸長了胳膊去推，就會發現更容易推動，手貼著門推反而更費力。

一個人大概可以施加75千克力到長桿的一端，另一方面，地球能施加6×1024千克的力，動力臂與阻力臂之比是8x1022，因此，為了達到平衡，假設我們的地球離支點有1米遠，那麼，你就得站在離支點8x1022米遠處。

現在我們知道了撬動地球的槓桿的動力臂與阻力臂的長度，那麼，如果我們要讓地球移動，又該怎麼做？為了得出計算結果，我們將得使用一些相似三角形原理，並適當地做出些假設，比如不會受到亞原子的影響。結果表明，如果要想讓地球移動一個微米的距離，站在長桿另一端的人類得使長桿偏離大概7.99x1013千米的距離，以人類的行走速度，這將會花費一個人1000年的時間。

那麼，長桿又得多重呢？經過一系列複雜的計算後，結果表明，當一個長桿長約8x1022米時，它的質量得達到1.24x1024千克，差不多是月球質量的17倍。以這樣的質量水平，槓桿可能會被周圍的星系吸進去，或者很可能會彎曲。移動長桿，就如同孫悟空在大海里攪動一根「金箍棒」，可能使得它與其他行星或地球碰撞，擾亂恆星里的物質，甚至會創造新的恆星物質。

此外，還會發生一個更有趣的現象。現在人們預測的中子星的質量密度是每立方米4×1017千克，而當我們撬動地球時，支點的壓力會非常大，以至於可能會導致質子和電子的結合，所有的中子擠在一起，又會創造出一個中子星。中子星吸集伴星質量，達到史瓦西半徑，或者兩顆中子星，在引力能輻射中損失能量而靠近，合併後達到史瓦西半徑（任何具有質量的物質都存在的一個臨界半徑特徵值），最終會誘發黑洞的形成。

所以說，雖然能否撬動地球這一問題很簡單，只是需要計算一下各自的重量和動力臂與阻力臂的長短，但是真正實踐起來，不僅異常複雜，最終形成黑洞這一結果也可能讓我們大吃一驚。

如果每個人都跳起來

一個人撬動地球太麻煩，都說人多力量大，地球上大約有70億人，總質量約為3630億千克，如果地球上所有的人同時跳起來，地球能否被跳出一個坑，或者軌道被改變呢？

答案可能會讓你失望，因為什麼都不會發生。這是因為地球是球體，人們的質量可以看作是均勻分布的，如果每個人在各自站的地方同時跳起來，他們所施加的力會相互抵消，導致在地球上的合力為零。

為了避免出現上述可能會讓你失望的情形，我們不妨假設70億人擠在同一個地方，然後同時間跳起來，這樣可以產生更大的振動力量，因為共振現象更容易發生。

美國路易斯安那州東南大學的物理學家做了一番簡單的計算。為了簡單起見，他假設每個人平均跳30厘米，我們都是在完全相同的點跳起來。計算表明，這一跳躍會產生一個反衝速度，將地球推動一個很小的距離。也就是說，在一秒鐘內，地球將移動大概單個氫原子半徑的百分之一的距離，這點距離微不足道，地球幾乎是沒有任何變化的。不過，如果70億人能一直持續地跳起來，是否地球會保持這一速度挪動，最終我們可以改變地球軌道呢？

現在你不妨想像由彈簧連接著的兩個質量不同的物體，如果你把兩個物體分開，然後鬆開，彈簧的拉力又會將二者拉回到一起，更小的質量移動得比更大的快，但二者都會移動回原點。地球和人就是這兩個質量不同的物體，而重力就相當於彈簧，當我們落下後，地球和我們都會回到原點。

不過，我們也會鬧出一些不小的動靜。比如會產生出至少200分貝的聲音，足夠讓每個人的耳膜震碎。同時，還會引發4～8級的地震，以及超過100米高的海嘯。除此以外，地球會像之前那樣運行，就像什麼都沒有發生。

本文源自大科技<科學之謎> 2017年第7期雜誌文章

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