造一根与地球周长等长的棍子,它会成为地球切线,还是绕地球一周

在科学尚未诞生的古代,人们一直是认为天圆地方的,不论中外都是如此。而随着科学的不断发展,人类开始有了新的世界观,对于宇宙也有了新的认识。这个时候人们惊奇的发现地球竟然是一个球,而且太阳也并没有围绕着地球运行,相反是地球在围绕着太阳活动。在天圆地方的时代,人们对于地球并没有过多的疑问,而自从知道了地球是一个球以后,各种奇思妙想就出现了。近来就听到了这样的一个问题,那就是制造一个与地球周长等长的棍子,然后把它放在地上,它会成为地球的切线,还是会变成一个圆环绕地球一周呢?

一个有趣而又简单的问题,但是猛然提出来却似乎又难以作答。因为平时我们很难会遇到这样的问题,在现实生活中,无论是一根棍子也好,一个人也罢,甚至是一个高楼,一个小城,对于地球来说都只不过是一个点而已,地球实在是太大了。所以对于一个点来说,弯曲不弯曲的问题是不存在的。但是如果我们真的制造了一根很长的棍子,那么问题就出现了,从理论上来讲一根棍子横放在一个球体之上,实际上与一个球体真正接触的只有一个点,这个点就是几何学上所说的切点,而这个棍子就是这个球体的切线。

不过,地球不是一个普通的球体,而是一颗行星,一颗拥有强大引力的行星。如果一根超长的棍子放置于地球之上,那么其每一个点都会受到地球的引力影响,所以棍子会弯曲,如果这根棍子的长度和地球的长度相等,那么它最终就会成为地球表面的一个圆环,当然,由于地球实在是太大了,所以在我们的肉眼看来,这根棍子仍然是直线的。至少在陆地上看来是如此的。因为陆地上的地形和建筑起伏不平,所以我们更不会意识到地球是圆形的,当然也就不会意识到棍子是环状的,但是当这个棍子穿越大海的时候,我们或可看到棍子在地平线处消失。

那么是不是说制作一根超长的棍子,最终一定会成为一个围绕地球的圆环呢?也不尽然,有一种情况是例外的,那就是制作这根棍子的材质是刚体。何为刚体?刚体是理论物理学上的一个概念,代表着一种拥有绝对硬度的物质,这种物质的硬度是绝对的,不会因为任何外力而导致变形,所以如果制作棍子的物质是刚体,那么棍子就不会因为地球的引力而出现变形,就会向上面描述的那样成为地球的切线。如果这种情况在现实中出现,那么我们就会看到一个非常有趣的现象,因为地球太大,我们感觉不到地球是一个球体。

所以在我们看来,地表是平的,而这根刚体棍子却逐渐向上弯曲,最终上了天际。不过遗憾的是这种奇观我们是无缘以见了,因为刚体不过是理论物理学上的一种假设性物质,而在现实之中是没有刚体存在的,所以我们也不可能制造一根能够克服引力而不会弯曲的棍子,所以棍子最终必然毫无疑问的回环绕地球围城一个圈。这样看来我们的讨论似乎没有意义,但事实上我们却借助这个科学讨论对于地球、引力以及刚体有了更深入的认识。进行理论上的科学探讨往往是人类了解科学的最好途径之一,上学的时候应该很多人都进行过类似的脑洞大开的讨论吧。

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