“给我一个支点,我能撬起地球!”传说这是古希腊著名物理学家阿基米德的豪言壮语。普鲁塔克曾在其著作中描述道:“有一次,阿基米德给他的亲戚和朋友叙拉古国王希伦写了一封信。他在信上说,如果给他一个支点,他能撬动任何重物。他对这一理论已经达到了自负的程度。他还妄言道,如果有另一个地球,他就能在另一个地球上撬动我们栖居的地球。”
阿基米德认为,如果他有一根杠杆,即使以最弱的力量也能撬动最重的物体。我们只需要将力施加在杠杆的长力臂上,而让短力臂来撬动重物。因此,他相信只靠双手按压一根长长的杠杆的力臂,就能轻易地抬起很重的物体,哪怕这个物体的质量等同于地球(为避免歧义,我们把“撬动地球”理解为在地球表面撬动一个质量相当于地球的物体)。
不过我认为,如果这位伟大的科学家知道地球具有多么巨大的质量的话,绝对不敢再妄出豪言。让我们设想一下,如果阿基米德真的找到了另一个地球作为支点,而且,他能奇迹般地制作出一根长长的杠杆。那么,请你们猜测一下,如果把跟地球同质量的重物抬高1厘米,需要花费多长时间?答案是至少需要3000万年!
天文学家已经知道了地球的质量。如果我们称一下与地球质量相同的重物,那么它的重量大概是:
6000000000000000000000吨
假设一个人在不借助外力的情况下,能够举起60千克的重物,那么为了“抬起地球”,就必须准备一根超长的杠杆,它的长力臂必须是短力臂的100000000000000000000000倍。
我们可以很容易地计算出,如果要将短力臂抬高1厘米,杠杆的另一端需要在浩渺的宇宙中划出一条长达1000000000000000000千米的弧线。
如果阿基米德打算将地球抬高1厘米,那么他就需要越过巨大的距离来按压杠杆,这会耗费他多少时间呢?假设阿基米德可以在1秒内将60千克的重物抬高1米(几乎等同于一匹马的力量),他将地球抬起1厘米,就要1000000000000000000000秒,也就是3000万年!哪怕阿基米德一辈子都在按压杠杆,他把地球抬起的高度也远不及一根纤细的发丝。
尽管阿基米德机智过人,但他也无法想出什么手段来明显地缩短按压杠杆的时间。因为根据力学黄金定律,如果一种机器的力有所缺损,它的位移就会增加。换句话说,就算阿基米德能以30万千米/秒的速度(大自然中最快的速度——光速)按压杠杆,他也需要花费千万年的时间,才能将地球撬起1厘米。