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造一根與地球周長等長的棍子,它會成為地球切線,還是繞地球一周

在科學尚未誕生的古代,人們一直是認為天圓地方的,不論中外都是如此。而隨著科學的不斷發展,人類開始有了新的世界觀,對於宇宙也有了新的認識。這個時候人們驚奇的發現地球竟然是一個球,而且太陽也並沒有圍繞著地球運行,相反是地球在圍繞著太陽活動。在天圓地方的時代,人們對於地球並沒有過多的疑問,而自從知道了地球是一個球以後,各種奇思妙想就出現了。近來就聽到了這樣的一個問題,那就是製造一個與地球周長等長的棍子,然後把它放在地上,它會成為地球的切線,還是會變成一個圓環繞地球一周呢?

一個有趣而又簡單的問題,但是猛然提出來卻似乎又難以作答。因為平時我們很難會遇到這樣的問題,在現實生活中,無論是一根棍子也好,一個人也罷,甚至是一個高樓,一個小城,對於地球來說都只不過是一個點而已,地球實在是太大了。所以對於一個點來說,彎曲不彎曲的問題是不存在的。但是如果我們真的製造了一根很長的棍子,那麼問題就出現了,從理論上來講一根棍子橫放在一個球體之上,實際上與一個球體真正接觸的只有一個點,這個點就是幾何學上所說的切點,而這個棍子就是這個球體的切線。

不過,地球不是一個普通的球體,而是一顆行星,一顆擁有強大引力的行星。如果一根超長的棍子放置於地球之上,那麼其每一個點都會受到地球的引力影響,所以棍子會彎曲,如果這根棍子的長度和地球的長度相等,那麼它最終就會成為地球表面的一個圓環,當然,由於地球實在是太大了,所以在我們的肉眼看來,這根棍子仍然是直線的。至少在陸地上看來是如此的。因為陸地上的地形和建築起伏不平,所以我們更不會意識到地球是圓形的,當然也就不會意識到棍子是環狀的,但是當這個棍子穿越大海的時候,我們或可看到棍子在地平線處消失。

那麼是不是說製作一根超長的棍子,最終一定會成為一個圍繞地球的圓環呢?也不盡然,有一種情況是例外的,那就是製作這根棍子的材質是剛體。何為剛體?剛體是理論物理學上的一個概念,代表著一種擁有絕對硬度的物質,這種物質的硬度是絕對的,不會因為任何外力而導致變形,所以如果製作棍子的物質是剛體,那麼棍子就不會因為地球的引力而出現變形,就會向上面描述的那樣成為地球的切線。如果這種情況在現實中出現,那麼我們就會看到一個非常有趣的現象,因為地球太大,我們感覺不到地球是一個球體。

所以在我們看來,地表是平的,而這根剛體棍子卻逐漸向上彎曲,最終上了天際。不過遺憾的是這種奇觀我們是無緣以見了,因為剛體不過是理論物理學上的一種假設性物質,而在現實之中是沒有剛體存在的,所以我們也不可能製造一根能夠克服引力而不會彎曲的棍子,所以棍子最終必然毫無疑問的迴環繞地球圍城一個圈。這樣看來我們的討論似乎沒有意義,但事實上我們卻藉助這個科學討論對於地球、引力以及剛體有了更深入的認識。進行理論上的科學探討往往是人類了解科學的最好途徑之一,上學的時候應該很多人都進行過類似的腦洞大開的討論吧。


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