截至2020年,全球最高大廈是坐落在阿聯(lián)酋迪拜的哈利法塔,高達828米。那么,理論上人類最高能把樓建多高?
其實,談及理論,只要樓的地基夠大夠深,樓就能被蓋到任意高度,想超過珠穆朗瑪峰都可以。因為建造高層建筑,主要考慮的是樓底承受的壓力,且如果建筑形狀為上窄下寬,就不用擔心大風所帶來的影響。
不過,除了地基需要足夠大,還得考慮地球的自轉(zhuǎn)問題。
從整個地球的尺度看,由于地球在一刻不停地自轉(zhuǎn),當一棟樓達到足夠高度時,隨著高度的增加,樓頂?shù)男D(zhuǎn)速度也會越來越快,大樓所受離心力也會越來越大。當這棟樓高到一定程度時,其所受重力與離心力之合力,將會朝向與地心相反的方向,也就是朝向天空(外太空)。所以,理論上說,當一棟樓足夠高時,比如當它的重心與同步軌道衛(wèi)星在同一個高度時,它的離心力和重力會達到完美平衡,樓可以飄在半空,連地基都可以不需要了。
同步軌道衛(wèi)星離地心約3.5萬千米,所以這樣的大樓,可以蓋到約6萬千米高,約為地球半徑的9倍,也就是4.5 個地球那么高!從科幻小說的角度而言,這已經(jīng)不是一棟樓,而是一座“太空電梯”。此時地基要承受的也不再是向下的壓力,而是向上的拉力。目前尚未研發(fā)出能承受如此大拉力的高強度材料,但未來或許可以依靠碳納米管做到。
(摘自《了不起的物理》 嚴伯鈞/著 北京聯(lián)合出版公司出版)