趙天
在世界各地偶爾會出現(xiàn)一類叫作“無底洞”的景點(diǎn),它們看似深不見底,其實(shí)這樣的洞穴往往向下幾十米就觸底了。就算確實(shí)有很深的洞穴存在,也沒有一個算得上真正意義的“無底”。
我們不妨設(shè)想一下,人類可以自己動手挖一條真正的無底洞嗎?它會是什么樣的呢?
在人力和物力充足的條件下,人類能手工挖掘一條無底洞穴嗎?這個想法顯然太天真了。
要知道,在地殼之下,越靠近地球中心,溫度和壓力會變得越來越高。地球的內(nèi)核具有高放射性,溫度超過了2200℃,這樣的溫度幾乎可以融化、煮沸或升華世界上已知的任何材料。
如果一定要找出某種特殊材料,足以建造一條能直穿地心而不怕被溶解的圓柱形軸管,那么石墨烯可能會是一個很好的候選者。石墨烯是一種特殊形式的碳結(jié)合體,它比鉆石更堅(jiān)不可摧,能以碳納米管的形式產(chǎn)生,而碳納米管本身的內(nèi)部是空心的。這就意味著,石墨烯納米管不但可以用來構(gòu)建無底洞的墻壁,還可以注入超冷液體(如液氦),在墻壁內(nèi)部循環(huán),實(shí)現(xiàn)冷卻,防止地心溫度熔化墻壁。
有了石墨烯納米管構(gòu)建的穩(wěn)定無底洞隧道,那么跳入其中,迎接你的將是一段超過12000公里的超遠(yuǎn)旅行。只不過,就算你膽大包天,若你像跳傘一樣往洞中縱身一躍的話,無論是否備有降落傘,你都不會在這段旅途中走太遠(yuǎn)。
在地球地表附近,當(dāng)行星轉(zhuǎn)動時,大氣跟隨人和地面的所有物體以每小時1000公里的速度一起移動,并根據(jù)所在緯度而變化。但隨著遠(yuǎn)離地面并深入地球內(nèi)部,你會發(fā)現(xiàn)地面的移動速度實(shí)在太快。整個地球以相同的角速度旋轉(zhuǎn),但就像一個圓形轉(zhuǎn)盤,內(nèi)部部件的線速度低于外部部件,這意味著,從地表掉進(jìn)無底洞,將不可避免地撞到圓柱形無底洞管道的墻壁上。
但我們只需找對挖洞的那個點(diǎn),就可以避免以上意外的發(fā)生——從北極極點(diǎn)開挖,直接沿著地球的旋轉(zhuǎn)軸來建立無底洞管道,而洞另一邊的那個出口,無疑便是南極極點(diǎn)。
這樣一來,地球表面和內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)速度差將徹底消失,一條完美的直線通道,將貫穿整個地球!
面對這個真正的無底洞,縱身一躍!隨之而來的是不斷加快的掉落速度,大約7秒鐘后,速度將達(dá)到每小時140~210英里。隨后,引力將變得越來越弱,因?yàn)榈厍虻拇蟛糠仲|(zhì)量都跑到了你的頭上,而不是在你的下方。同時,由于填充軸的空氣密度變得越來越大,在空氣阻力的作用下,你的下降速度會大大降低。
由于空氣阻力,你將需要大約20至24小時的墜落,才能渡過6400公里的漫長旅程,到達(dá)地球中心,此時你的跌落速度將降至每小時48公里,幾乎是蝸速飛行。再過幾分鐘,你會發(fā)現(xiàn)自己停止了跌落,原來,你被重力困在了地球中心。
難道就這樣放棄了嗎?科學(xué)家可不愿意面對這個現(xiàn)實(shí),他們將進(jìn)行再一次的修改,來解決這一物理難題。
根據(jù)理論推測,只需把無底洞里的空氣100%排出,使這一沿著旋轉(zhuǎn)軸對穿地球的無底洞管道內(nèi)部變?yōu)檎婵眨敲磯嬋肫渲械娜藢⒉粫艿娇諝庾枇Φ挠绊?,最終限制其速度的因素只由萬有引力所定義。
這樣一來,跳入真空無底洞后我們將不斷加速度下墜,到達(dá)地球中心時最大速度將超過11000米每秒,也就是約40000公里每小時!在如此驚人的速度下,我們從地表下墜通過真空管道抵達(dá)地心,只需約22分鐘,此外由于沒有了空氣阻力,我們也不會面臨能量的損失。
隨后,我們將逐漸遠(yuǎn)離地心,穿過地球的各層內(nèi)部結(jié)構(gòu),往地球另一邊的地表移動。此時,移動速度也會不斷降低,直到從南極極點(diǎn)的洞口穿出地殼。之后,我們將立即踏上回程的路。從一開始的“北極極點(diǎn)之越”,到重新回到北極極點(diǎn),這一往返旅程的時間大概是一個半小時。
在條件最理想的前提下,從北極點(diǎn)跳入沿地球旋轉(zhuǎn)軸而建的管道穿越地心抵達(dá)南極點(diǎn),又立即返回到北極點(diǎn),所需時間為90分鐘左右,大致與國際空間站繞地球軌道運(yùn)行一圈的時間相同。當(dāng)然,要體驗(yàn)這樣的旅程,還得記得帶上氧氣供應(yīng)設(shè)備,穿上防輻射服!
由此可見,想要挖穿地球,并從內(nèi)部橫穿地球,真是不容易呢,至少以目前的科技水平是無法實(shí)現(xiàn)的,但好在我們還有理想。