比較歡樂的氣氛下,新注冊的id紛紛發言,很快和大家打成一片。
id流浪的風:“大家好,新人初來乍到,請大家多多關懷噢。”
有網友打開了 id流浪的風個人資料,頭像是一張美女圖片。
網友1234:“哇!樓上的是妹子。”
網友5214:“是嘛,是嘛,給我看看。”
網友8754:“好漂亮的妹子,妹子,你有男朋友了嗎?沒有的話考慮考慮我怎麽樣?啥,已經有了啊,那也沒啥,你可以考慮換一個嘛。”
雷哥77:“歡迎萌妹子。哈哈[emailprotected]</a>大炮轟蚊子,你們娘子軍又壯大了。”
大炮轟蚊子:“雙手雙腳鼓掌歡迎。”
布穀鳥:“歡迎!”
網友2158:“勁爆!勁爆!又驚現妹子一位,id123456,也是妹子。”
網友1452:“妹子組團看直播來了嗎?”
網友5215:“你們丫的都矜持點,別看見妹子就邁不動腿。那啥……妹子你手機號多少啊?”
網友5412:“鄙視!”
網友5422:“鄙視+1”
網友7878:“鄙視+10086”
雷哥77又蹦躂出來了,妹子打個招呼唄。
id123456:“大家好,我是小學生,我不太會說話,以後有什麽得罪大家地方,你他媽來打我啊?”
“噗。”
“笑抽”
“妹子好調皮。”
“好欠揍的配圖啊,妹子,我可以打你小pp嗎?”
“樓上邪惡了。”
雷哥77哈哈一笑:“動手這種粗活,還是讓我來吧。”
大炮轟蚊子:“滾!”
布穀鳥“思想有多遠,你給我滾多遠。”
男神的萌寶寶:“歡迎妹子,麽麽噠。”
瘋子:“女神萌萌的,但是打著小學生旗號,就是你的不對了。”
id沈沈沈沈沈:“大家聊得這麽嗨呀。”
大炮轟蚊子:“吆,又有新人冒泡了。”
布穀鳥:“土豪你好。”
瘋子:“土豪再見。”
男神的萌寶寶@瘋子:“你過來,我保證不打死你。”
id沈沈沈沈沈發了個賤兮兮的表情:“表醬,我隻想做個安靜的美男子。”
這貨順便改了id,再一看。
id沈沈沈沈沈改為——安靜的美男子。
雷哥77:“擦,又一個悶騷型的。”
大炮轟蚊子:“雷大,你有對手了哦。”
布穀鳥:“早該有人治治這貨了。”
男神的萌寶寶:“歡迎美男子!”
瘋子:“噗,你是不是隻有看到帥鍋鍋才出來歡迎人家呀?”
男神的萌寶寶:“要你管。”
最後隻剩下一個id小葉子一直在潛水。
好奇的觀眾們狂轟濫炸。
@id小葉子:“土豪你是男是女?”
@id小葉子 :“小葉子,你媽媽喊你來直播聊天了。”
@id小葉子 :“表羞澀,勇敢的脫下褲子,我們都是很溫柔的。”
網友2541被發了飛機票。
布穀鳥:“玩笑適度。”
一連串的@以後,id小葉子也被炸了出來。
隻是出場方式有些別致。
“無聊,給大家出個物理問題吧。”
出題?
瘋子:“好呀,好呀,我可是北大物理係最優秀的學生。”
布穀鳥:“啊喂!你不是一直號稱小學生來的嗎?”
瘋子:“那是業餘。”
雷哥77:“職業呢?”
瘋子:“職業是大學生。”
網友驚歎:“666~~”
有人催促道,快點出題吧。
迫不及待了已經。
對,出難一點的。
惡狼:“小學生表示,已經把我的體育老師請來了。”
噗。
大炮轟蚊子:“你們體育老師是不是還代課物理啊?”
惡狼:“瞎說,體育老師是專業教數學的。”
不多時,id小葉子把問題發了上來。
問:“昨天晚上我為了增學識,誤加入一個博士群。群裏有這樣一道高難的物理題,提問,假如一滴水從萬裏高空掉下來,會不會把人砸傷或者砸死?”
群裏一下就熱鬧起來,各種公式,各種假設,各種風力,阻力,重力,加速度等等的討論。
良久
良久
布穀鳥私下裏@了雷哥77:“喂,你算出來沒?”
雷哥77:“還在算,這題很難啊。”
大炮轟蚊子:“我感覺不止涉及到物理還涉及到其他方方麵麵,對了,你們有沒有套用質量守恒定律,還有重力公式,哦,還有空氣阻力的公式是什麽來著?”
男神的萌寶寶:“好複雜啊,我放棄了。”
瘋子奮筆疾書。
男神的萌寶寶@瘋子:“喂,你在那劃拉啥呢?”
瘋子:“別搗亂,我在練簽名呢。”
男神的萌寶寶:“……”
又過了一會。
網友12:“不行,還是不行,媽媽呀,這題太難了,光是涉及到的公式就有三十多個,棄權。”
網友54:“瞎整,公式明明有四十八個。”
網友63:“不至於吧,我這邊隻用了三個公式就好。”
網友54回擊道:“這孩子物理一定體育老師教的。”
“放棄了。”
“我也放棄。”
“太難了這題根本沒法作。”
“放棄!”
“放棄!”
“放棄!”
一道題殺的丟盔棄甲,潰不成軍。
已經有百分之九十的觀眾自動放棄。
剩下的百分之十還在奮筆疾書,咬著牙堅持著。
我就不信了,答案呢,答案是什麽?
“老五,你弄好了沒,要不咱倆對對答案?”
“對答案?好呀,好呀!”
又過去十分鍾。
id小葉子:“好了,我要開始公布答案了。”
這時群裏某個經常潛水的家夥,也是一個小學生,id我愛吃糖悠悠的來了句:“我讀書少,你們別騙我。
一滴水從萬米高空落下?
難得你們都沒有遇見過下雨嗎?”
直播間裏沉默。
良久的沉默。
永恒的沉默。
終於一條消息在頁麵上閃動——id我愛吃糖被送了飛機票。
慢走,不送。
雷哥77:“t了嗎?”
男神的萌寶寶:“t了。”
雷哥77:“嗯。”
大炮轟蚊子:“id小葉子太壞了。”
布穀鳥:“你妹的,要不是看你是土豪的份上,也送你飛機票。”
其他觀眾一片沉默無言。
不說話了,太他媽丟人了。
這張臉都丟到姥姥家了有木有?
你妹的id小葉子!
還好有雷哥77撐場子,別的不說,人家臉皮厚啊。這一點不服不行。
雷哥77:“咳咳……大家都別泄氣啊。
顯而易見剛才那是一個段子,用來調節氣氛的。嗬嗬……這麽簡單的段子手其實我老早就看出來了。那個啥,你們有沒有想過這個段子隻不過是用來嘲笑高學曆人缺乏常識的。道理我懂了,但水從高處落下來,到底會發生什麽呢?”
好,
接下來是宇宙超級無敵美少女,又帥又犀利的雷大,為大家科普一下物理小知識。
鼓掌!!!
第一種情況:水(僅限液態)在地球上不經人類任何幹預而掉下來。
滿足這一情況,隻能是降雨。
所謂降雨,就是高空雲層中凝結的小水滴,因為重力超過了氣流承載力,而落下來。氣流承載力並不很大,所以雨滴也沒辦法變得很大;就算有些雨滴能夠變得稍大一點,下落過程也會很容易讓它分崩離析。
其結果就是,雨滴很快就會因為空氣阻力而抵達所謂的“終末速度”——重力和阻力平衡,不會再加速。在密度和形狀不變的情況下,重力和長度三次方成正比,但阻力隻和長度二次方成正比——所以粗略說來,越大的物體終末速度越快。雨滴直徑通常不過幾毫米,5毫米雨滴重量不過0.1克,終末速度大概在9-13米/秒,和自行車最大速度相當;再加上它隻是液體,這點能量對人來說啥都幹不了。
所以大家盡可嘲笑我花了三段來講解最日常的常識——不過別得意太早,難題才剛剛開始呢。
第二種情況:水(物態不限)在地球上不經人類任何幹預而掉下來。
在自然環境下,顯而易見的場景是冰雹。
雖然冰雹的形狀和密度其實和水滴相差無幾,但它有一個大優勢:硬。硬度保證了就算較大的冰雹下落過程裏也不會解體,還保證了它掉在你頭上的時候瞬間衝擊力比水大很多。大號冰雹直徑可以達到15厘米,重量達0.5千克,而落下來的時候其終末速度則可達到50米/秒以上(不過,因為碰撞和融化等原因,它不一定總能達到這個速度)。一塊0.5千克的冰塊,用手丟出去都能把人砸個不輕,何況以時速近兩百千米的速度撞擊人頭部呢?因冰雹而受傷甚至死亡的案例屢見不鮮,也不足為怪了。
其實還有一種更加可怕的場景,不過這裏我要賣個關子,留待後麵再說。
第三種情況:水(液態雨滴大小)在沒有大氣層的地球上掉下來,不考慮蒸發。
從現在開始就不是無人類幹涉的“自然”環境了,但原題也沒這要求對吧。
沒有大氣層又不計入蒸發的話,水滴終於可以實現真正的自由落體了。(如果考慮蒸發會怎樣?真空中水會立刻沸騰,但沸騰過程吸熱,結果是一部分蒸發掉、另一部分結成小冰塊,對於我們的結論沒有本質的區別。)它會一直加速,直到撞擊地麵為止。如果它按照9.8米/秒^2的速度勻加速,那麽它想加到多快就有多快,別說幹掉一個人,就算殲滅整隻艦隊甚至毀滅地球也不在話下。誠然,稍有常識的人就會看出來永遠勻加速是不可能的——你不能突破光速。但這依然不影響我們獲得任意大的能量、毀滅任意大的星球和任意多的人。
不幸的是,我們限定了地球這個條件。離地球太遠,引力會變弱,加速度也會變小。其實牛頓早就證明了一個不是很符合直覺的結論:就算水滴距離地球是無限遠,它的最大速度也是有限的。
我們可以根據引力勢能公式e=-gmm/r進行計算,一滴水如果重量為0.1克,從無窮遠落到地麵的時候能夠獲得大約6千焦的能量,換言之,它的速度大約是11km/s,差不多是第二宇宙速度——事實上,它剛剛好就是第二宇宙速度,分毫不差。因為第二宇宙速度的定義就是地球表麵物體逃逸到無窮遠處所需的速度,這兩個物理過程完全是等價的。換了任何別的物體,真空中向地球自由下落,最大速度也一定是這個值。
可不要小看這個速度。當水滴撞擊平麵的時候,會遭受擠壓,邊緣的水就會以更快的速度向外擴散,產生激波。有論文模擬了水滴以0.5km/s的速度撞擊平麵,結果向外擴散的水流速度高達6km/s,其力度足以打碎普通玻璃。現在我們的初始速度是它的20倍,其結果可想而知。
或者換一個角度,ak47子彈出膛動能大約是2千焦,而我們的水滴是它的三倍。水滴雖然不是硬的,但也沒什麽彈性,而且速度比子彈快得多得多,所以絕大部分能量會在短得多的時間裏傳遞給頭骨。重傷甚至死亡應該是妥妥的事兒。
但是我們當然不能就此知足了,所以:
第四種情況:水(液態大小不限)在有大氣層的地球上掉下來。
呼,大氣層回來了。但別高興得太早。
如果你從空中潑一桶水下去,那麽其殺傷力和一滴水沒有本質差異,因為氣流等因素會把這桶水再撕裂成水滴。但是如果你潑的是一遊泳池、一湖甚至一大海的水,那麽就沒有足夠的時間分散開來,其結果將是毀滅性的。
網絡漫畫xkcd的作者蘭道爾·門羅(randall monroe)曾經計算過,如果夏天一場暴雨的所有雨水化作一個大水滴,那麽這個水滴體積0.6立方千米,重量6億噸(差不多是所有人類加在一起的總重量)。這坨水如果從雲的正常高度落下來,那麽落地瞬間速度大概是200米/秒。落地點的空氣遭到強烈壓縮,產生瞬間高溫,足以讓地上的草燒起來——所幸下一瞬間就會有巨量的水將野火熄滅在萌芽中。如果你不幸站在這個地方,你遭受的水壓將會超過馬裏亞納海溝最深處。
你當然是死定了,但還沒完——記得上麵提到的水滴撞擊時向四麵八方產生的衝擊波嗎?現在方圓幾千米之內會什麽都不剩,二三十千米之內的建築也基本上都要玩完,再遠一點的地方可能會借著地勢幸存——如果他們沒有被接下來的洪水衝走的話。
第五種情況:水(物態大小均不限)在有大氣層的地球上掉下來。
有請彗星君隆重登場。
嚴格說來彗星不全是冰,裏麵還有不少固體塵埃物質——但雨滴和冰雹裏也有不少塵埃(不信來北京淋場雨)。而彗星的大小嘛,可就是動輒幾千米了。
當年舒梅克列維9號彗星被撕裂然後撞上木星的時候,最大一塊直徑大約2千米,速度約60千米/秒,撞出了一個大小相當於地球半徑的黑斑。6500萬年前一顆大約直徑10千米的小行星撞上了地球,造成了全球範圍內的集群滅絕,並且把恐龍全幹掉了。現在一顆普通彗星以相對較慢的速度(11千米/秒)掉下來,可能不至於那麽嚴重,但是炸平幾千平方千米、產生一個全球範圍核冬天、對人類經濟體係引發毀滅性打擊,差不多還是夠用的。
而我們已知的最大彗星,直徑可能有25千米,換言之其質量是舒梅克列維9號最大碎片的2000倍,就算速度是六分之一,總能量也有其50倍以上。
不過,還沒完呢。
第六種情況:水在太陽上掉下來。
對於一個邪惡科學家而言,這才是真正的好戲開場。
假如不考慮太陽大氣和溫度,那麽水滴落到太陽上的最大速度是617.5千米/秒——同時也是太陽表麵的“逃逸速度”。比地球大很多,人在上麵也會死得慘很多,不過在上麵的人反正也已經死了,無所謂啦。
但水落到太陽上,還有別的效果。和地球不同,太陽是個巨大的核反應爐,它的燃料是氫,維持爐體穩定的是壓力和引力的平衡。如果太陽變大了,引力就會占優勢,讓太陽燃燒得更加猛烈、同時壽命也變得更短——而往上倒一氧化二氫,正好可以達成這一目的。
所以,如果我們往太陽上倒水,那麽它會變得更熱,距離它的終結也更近。
倒的水如果多一點,地球上就會出現極其明顯的溫室效應,農業係統和海岸居住區崩潰,整個人類社會陷入混亂。
如果再多一點,強烈陽光帶來的矽酸鹽風化會把越來越多的二氧化碳鎖在岩石圈裏不再流通,短期內可能會緩解瘋狂的溫室效應,但長期下來將意味著大氣二氧化碳無法維持碳三植物的存活,整個地球生態係統崩潰。
如果再多一點,碳四植物也將消亡。
如果再多一點,海洋的蒸發將失去平衡,大量水蒸氣滯留在大氣中加劇溫室效應,最終地球表麵將成為潮濕大溫室,海洋全部消失。如果此時生命還沒有全部滅絕,也隻能在極個別的地方苟延殘喘了。
繼續多下去,太陽就會加速前進,最終成為紅巨星把地球吞沒——如果沒有這些額外的氫,地球還有一定概率逃過一劫,但倒了這麽多水上去之後,這一命運就無可避免了。
然後,太陽會變成一顆超新星,最終也許在巨大的額外質量之下成為一顆黑洞。
所以:
第七種情況:一滴水在黑洞上掉下來。
從開始讀這篇文章,你就該想到肯定會走到這一步的。
黑洞很沉。非常沉。它是如此之沉,以至於當別的物體落向它時,會釋放出巨大的引力勢能,足以產生大量的x射線。氫原子核聚變放出的能量隻有它靜質量的0.7%,而物體落入黑洞裏放出的能量可以達到靜質量的百分之幾十。
和別的電離輻射相比,x射線算是殺傷力很低的了,譬如一次胸透帶來的終生癌症風險還不到百萬分之一(相比之下一個人正常過一輩子得癌症的概率就有三分之一)。但是黑洞帶來的x射線量極其巨大。低質量x射線雙星幾乎全部能量都以x射線形式釋放出來,所以往上滴一滴0.1克的正常水滴,近似相當於把水質量幾分之一轉化為等效能量,再把這些能量以x射線形式全打出去——這差不多是10^12焦耳。更糟的是,這些x射線能量較低,是穿透力有限的“軟”x射線,照進人體隻需幾厘米就會幾乎被完全吸收。假如這麽多能量被一個人全吸收了,那麽足以把他汽化幾千遍;假如按照8戈瑞的“必死”輻射劑量估算,那麽這些x射線足夠殺死18億人。
是的,這就是一滴水從高處落下來,所能產生的最大殺傷力,需要的不過是一個黑洞在下麵接著它。就算三體人的那個“水滴”能單挑整個地球艦隊,在這真正的水滴麵前也不過是小巫見大巫。
最後的最後,雷哥77很是風騷的總結道:
這個故事告訴我們一個道理:千萬別和學物理的待在同一個群。
歡呼,鼓掌!!!
id小葉子情不自禁的鼓起掌來。
好多關注也拚命的鼓掌。
“雷大好樣的。”
“幹得漂亮。”
“小學生發來賀電——恭賀雷大又成功裝了一比!!!”
而這時,神豪沈k的id閃了一下,同時私聊幾位管理。
@雷哥77
@男神的萌寶寶
@大炮轟蚊子
@布穀鳥
問:“我找主播有事,誰能聯係上他?”
id流浪的風:“大家好,新人初來乍到,請大家多多關懷噢。”
有網友打開了 id流浪的風個人資料,頭像是一張美女圖片。
網友1234:“哇!樓上的是妹子。”
網友5214:“是嘛,是嘛,給我看看。”
網友8754:“好漂亮的妹子,妹子,你有男朋友了嗎?沒有的話考慮考慮我怎麽樣?啥,已經有了啊,那也沒啥,你可以考慮換一個嘛。”
雷哥77:“歡迎萌妹子。哈哈[emailprotected]</a>大炮轟蚊子,你們娘子軍又壯大了。”
大炮轟蚊子:“雙手雙腳鼓掌歡迎。”
布穀鳥:“歡迎!”
網友2158:“勁爆!勁爆!又驚現妹子一位,id123456,也是妹子。”
網友1452:“妹子組團看直播來了嗎?”
網友5215:“你們丫的都矜持點,別看見妹子就邁不動腿。那啥……妹子你手機號多少啊?”
網友5412:“鄙視!”
網友5422:“鄙視+1”
網友7878:“鄙視+10086”
雷哥77又蹦躂出來了,妹子打個招呼唄。
id123456:“大家好,我是小學生,我不太會說話,以後有什麽得罪大家地方,你他媽來打我啊?”
“噗。”
“笑抽”
“妹子好調皮。”
“好欠揍的配圖啊,妹子,我可以打你小pp嗎?”
“樓上邪惡了。”
雷哥77哈哈一笑:“動手這種粗活,還是讓我來吧。”
大炮轟蚊子:“滾!”
布穀鳥“思想有多遠,你給我滾多遠。”
男神的萌寶寶:“歡迎妹子,麽麽噠。”
瘋子:“女神萌萌的,但是打著小學生旗號,就是你的不對了。”
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大炮轟蚊子:“吆,又有新人冒泡了。”
布穀鳥:“土豪你好。”
瘋子:“土豪再見。”
男神的萌寶寶@瘋子:“你過來,我保證不打死你。”
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這貨順便改了id,再一看。
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雷哥77:“擦,又一個悶騷型的。”
大炮轟蚊子:“雷大,你有對手了哦。”
布穀鳥:“早該有人治治這貨了。”
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瘋子:“噗,你是不是隻有看到帥鍋鍋才出來歡迎人家呀?”
男神的萌寶寶:“要你管。”
最後隻剩下一個id小葉子一直在潛水。
好奇的觀眾們狂轟濫炸。
@id小葉子:“土豪你是男是女?”
@id小葉子 :“小葉子,你媽媽喊你來直播聊天了。”
@id小葉子 :“表羞澀,勇敢的脫下褲子,我們都是很溫柔的。”
網友2541被發了飛機票。
布穀鳥:“玩笑適度。”
一連串的@以後,id小葉子也被炸了出來。
隻是出場方式有些別致。
“無聊,給大家出個物理問題吧。”
出題?
瘋子:“好呀,好呀,我可是北大物理係最優秀的學生。”
布穀鳥:“啊喂!你不是一直號稱小學生來的嗎?”
瘋子:“那是業餘。”
雷哥77:“職業呢?”
瘋子:“職業是大學生。”
網友驚歎:“666~~”
有人催促道,快點出題吧。
迫不及待了已經。
對,出難一點的。
惡狼:“小學生表示,已經把我的體育老師請來了。”
噗。
大炮轟蚊子:“你們體育老師是不是還代課物理啊?”
惡狼:“瞎說,體育老師是專業教數學的。”
不多時,id小葉子把問題發了上來。
問:“昨天晚上我為了增學識,誤加入一個博士群。群裏有這樣一道高難的物理題,提問,假如一滴水從萬裏高空掉下來,會不會把人砸傷或者砸死?”
群裏一下就熱鬧起來,各種公式,各種假設,各種風力,阻力,重力,加速度等等的討論。
良久
良久
布穀鳥私下裏@了雷哥77:“喂,你算出來沒?”
雷哥77:“還在算,這題很難啊。”
大炮轟蚊子:“我感覺不止涉及到物理還涉及到其他方方麵麵,對了,你們有沒有套用質量守恒定律,還有重力公式,哦,還有空氣阻力的公式是什麽來著?”
男神的萌寶寶:“好複雜啊,我放棄了。”
瘋子奮筆疾書。
男神的萌寶寶@瘋子:“喂,你在那劃拉啥呢?”
瘋子:“別搗亂,我在練簽名呢。”
男神的萌寶寶:“……”
又過了一會。
網友12:“不行,還是不行,媽媽呀,這題太難了,光是涉及到的公式就有三十多個,棄權。”
網友54:“瞎整,公式明明有四十八個。”
網友63:“不至於吧,我這邊隻用了三個公式就好。”
網友54回擊道:“這孩子物理一定體育老師教的。”
“放棄了。”
“我也放棄。”
“太難了這題根本沒法作。”
“放棄!”
“放棄!”
“放棄!”
一道題殺的丟盔棄甲,潰不成軍。
已經有百分之九十的觀眾自動放棄。
剩下的百分之十還在奮筆疾書,咬著牙堅持著。
我就不信了,答案呢,答案是什麽?
“老五,你弄好了沒,要不咱倆對對答案?”
“對答案?好呀,好呀!”
又過去十分鍾。
id小葉子:“好了,我要開始公布答案了。”
這時群裏某個經常潛水的家夥,也是一個小學生,id我愛吃糖悠悠的來了句:“我讀書少,你們別騙我。
一滴水從萬米高空落下?
難得你們都沒有遇見過下雨嗎?”
直播間裏沉默。
良久的沉默。
永恒的沉默。
終於一條消息在頁麵上閃動——id我愛吃糖被送了飛機票。
慢走,不送。
雷哥77:“t了嗎?”
男神的萌寶寶:“t了。”
雷哥77:“嗯。”
大炮轟蚊子:“id小葉子太壞了。”
布穀鳥:“你妹的,要不是看你是土豪的份上,也送你飛機票。”
其他觀眾一片沉默無言。
不說話了,太他媽丟人了。
這張臉都丟到姥姥家了有木有?
你妹的id小葉子!
還好有雷哥77撐場子,別的不說,人家臉皮厚啊。這一點不服不行。
雷哥77:“咳咳……大家都別泄氣啊。
顯而易見剛才那是一個段子,用來調節氣氛的。嗬嗬……這麽簡單的段子手其實我老早就看出來了。那個啥,你們有沒有想過這個段子隻不過是用來嘲笑高學曆人缺乏常識的。道理我懂了,但水從高處落下來,到底會發生什麽呢?”
好,
接下來是宇宙超級無敵美少女,又帥又犀利的雷大,為大家科普一下物理小知識。
鼓掌!!!
第一種情況:水(僅限液態)在地球上不經人類任何幹預而掉下來。
滿足這一情況,隻能是降雨。
所謂降雨,就是高空雲層中凝結的小水滴,因為重力超過了氣流承載力,而落下來。氣流承載力並不很大,所以雨滴也沒辦法變得很大;就算有些雨滴能夠變得稍大一點,下落過程也會很容易讓它分崩離析。
其結果就是,雨滴很快就會因為空氣阻力而抵達所謂的“終末速度”——重力和阻力平衡,不會再加速。在密度和形狀不變的情況下,重力和長度三次方成正比,但阻力隻和長度二次方成正比——所以粗略說來,越大的物體終末速度越快。雨滴直徑通常不過幾毫米,5毫米雨滴重量不過0.1克,終末速度大概在9-13米/秒,和自行車最大速度相當;再加上它隻是液體,這點能量對人來說啥都幹不了。
所以大家盡可嘲笑我花了三段來講解最日常的常識——不過別得意太早,難題才剛剛開始呢。
第二種情況:水(物態不限)在地球上不經人類任何幹預而掉下來。
在自然環境下,顯而易見的場景是冰雹。
雖然冰雹的形狀和密度其實和水滴相差無幾,但它有一個大優勢:硬。硬度保證了就算較大的冰雹下落過程裏也不會解體,還保證了它掉在你頭上的時候瞬間衝擊力比水大很多。大號冰雹直徑可以達到15厘米,重量達0.5千克,而落下來的時候其終末速度則可達到50米/秒以上(不過,因為碰撞和融化等原因,它不一定總能達到這個速度)。一塊0.5千克的冰塊,用手丟出去都能把人砸個不輕,何況以時速近兩百千米的速度撞擊人頭部呢?因冰雹而受傷甚至死亡的案例屢見不鮮,也不足為怪了。
其實還有一種更加可怕的場景,不過這裏我要賣個關子,留待後麵再說。
第三種情況:水(液態雨滴大小)在沒有大氣層的地球上掉下來,不考慮蒸發。
從現在開始就不是無人類幹涉的“自然”環境了,但原題也沒這要求對吧。
沒有大氣層又不計入蒸發的話,水滴終於可以實現真正的自由落體了。(如果考慮蒸發會怎樣?真空中水會立刻沸騰,但沸騰過程吸熱,結果是一部分蒸發掉、另一部分結成小冰塊,對於我們的結論沒有本質的區別。)它會一直加速,直到撞擊地麵為止。如果它按照9.8米/秒^2的速度勻加速,那麽它想加到多快就有多快,別說幹掉一個人,就算殲滅整隻艦隊甚至毀滅地球也不在話下。誠然,稍有常識的人就會看出來永遠勻加速是不可能的——你不能突破光速。但這依然不影響我們獲得任意大的能量、毀滅任意大的星球和任意多的人。
不幸的是,我們限定了地球這個條件。離地球太遠,引力會變弱,加速度也會變小。其實牛頓早就證明了一個不是很符合直覺的結論:就算水滴距離地球是無限遠,它的最大速度也是有限的。
我們可以根據引力勢能公式e=-gmm/r進行計算,一滴水如果重量為0.1克,從無窮遠落到地麵的時候能夠獲得大約6千焦的能量,換言之,它的速度大約是11km/s,差不多是第二宇宙速度——事實上,它剛剛好就是第二宇宙速度,分毫不差。因為第二宇宙速度的定義就是地球表麵物體逃逸到無窮遠處所需的速度,這兩個物理過程完全是等價的。換了任何別的物體,真空中向地球自由下落,最大速度也一定是這個值。
可不要小看這個速度。當水滴撞擊平麵的時候,會遭受擠壓,邊緣的水就會以更快的速度向外擴散,產生激波。有論文模擬了水滴以0.5km/s的速度撞擊平麵,結果向外擴散的水流速度高達6km/s,其力度足以打碎普通玻璃。現在我們的初始速度是它的20倍,其結果可想而知。
或者換一個角度,ak47子彈出膛動能大約是2千焦,而我們的水滴是它的三倍。水滴雖然不是硬的,但也沒什麽彈性,而且速度比子彈快得多得多,所以絕大部分能量會在短得多的時間裏傳遞給頭骨。重傷甚至死亡應該是妥妥的事兒。
但是我們當然不能就此知足了,所以:
第四種情況:水(液態大小不限)在有大氣層的地球上掉下來。
呼,大氣層回來了。但別高興得太早。
如果你從空中潑一桶水下去,那麽其殺傷力和一滴水沒有本質差異,因為氣流等因素會把這桶水再撕裂成水滴。但是如果你潑的是一遊泳池、一湖甚至一大海的水,那麽就沒有足夠的時間分散開來,其結果將是毀滅性的。
網絡漫畫xkcd的作者蘭道爾·門羅(randall monroe)曾經計算過,如果夏天一場暴雨的所有雨水化作一個大水滴,那麽這個水滴體積0.6立方千米,重量6億噸(差不多是所有人類加在一起的總重量)。這坨水如果從雲的正常高度落下來,那麽落地瞬間速度大概是200米/秒。落地點的空氣遭到強烈壓縮,產生瞬間高溫,足以讓地上的草燒起來——所幸下一瞬間就會有巨量的水將野火熄滅在萌芽中。如果你不幸站在這個地方,你遭受的水壓將會超過馬裏亞納海溝最深處。
你當然是死定了,但還沒完——記得上麵提到的水滴撞擊時向四麵八方產生的衝擊波嗎?現在方圓幾千米之內會什麽都不剩,二三十千米之內的建築也基本上都要玩完,再遠一點的地方可能會借著地勢幸存——如果他們沒有被接下來的洪水衝走的話。
第五種情況:水(物態大小均不限)在有大氣層的地球上掉下來。
有請彗星君隆重登場。
嚴格說來彗星不全是冰,裏麵還有不少固體塵埃物質——但雨滴和冰雹裏也有不少塵埃(不信來北京淋場雨)。而彗星的大小嘛,可就是動輒幾千米了。
當年舒梅克列維9號彗星被撕裂然後撞上木星的時候,最大一塊直徑大約2千米,速度約60千米/秒,撞出了一個大小相當於地球半徑的黑斑。6500萬年前一顆大約直徑10千米的小行星撞上了地球,造成了全球範圍內的集群滅絕,並且把恐龍全幹掉了。現在一顆普通彗星以相對較慢的速度(11千米/秒)掉下來,可能不至於那麽嚴重,但是炸平幾千平方千米、產生一個全球範圍核冬天、對人類經濟體係引發毀滅性打擊,差不多還是夠用的。
而我們已知的最大彗星,直徑可能有25千米,換言之其質量是舒梅克列維9號最大碎片的2000倍,就算速度是六分之一,總能量也有其50倍以上。
不過,還沒完呢。
第六種情況:水在太陽上掉下來。
對於一個邪惡科學家而言,這才是真正的好戲開場。
假如不考慮太陽大氣和溫度,那麽水滴落到太陽上的最大速度是617.5千米/秒——同時也是太陽表麵的“逃逸速度”。比地球大很多,人在上麵也會死得慘很多,不過在上麵的人反正也已經死了,無所謂啦。
但水落到太陽上,還有別的效果。和地球不同,太陽是個巨大的核反應爐,它的燃料是氫,維持爐體穩定的是壓力和引力的平衡。如果太陽變大了,引力就會占優勢,讓太陽燃燒得更加猛烈、同時壽命也變得更短——而往上倒一氧化二氫,正好可以達成這一目的。
所以,如果我們往太陽上倒水,那麽它會變得更熱,距離它的終結也更近。
倒的水如果多一點,地球上就會出現極其明顯的溫室效應,農業係統和海岸居住區崩潰,整個人類社會陷入混亂。
如果再多一點,強烈陽光帶來的矽酸鹽風化會把越來越多的二氧化碳鎖在岩石圈裏不再流通,短期內可能會緩解瘋狂的溫室效應,但長期下來將意味著大氣二氧化碳無法維持碳三植物的存活,整個地球生態係統崩潰。
如果再多一點,碳四植物也將消亡。
如果再多一點,海洋的蒸發將失去平衡,大量水蒸氣滯留在大氣中加劇溫室效應,最終地球表麵將成為潮濕大溫室,海洋全部消失。如果此時生命還沒有全部滅絕,也隻能在極個別的地方苟延殘喘了。
繼續多下去,太陽就會加速前進,最終成為紅巨星把地球吞沒——如果沒有這些額外的氫,地球還有一定概率逃過一劫,但倒了這麽多水上去之後,這一命運就無可避免了。
然後,太陽會變成一顆超新星,最終也許在巨大的額外質量之下成為一顆黑洞。
所以:
第七種情況:一滴水在黑洞上掉下來。
從開始讀這篇文章,你就該想到肯定會走到這一步的。
黑洞很沉。非常沉。它是如此之沉,以至於當別的物體落向它時,會釋放出巨大的引力勢能,足以產生大量的x射線。氫原子核聚變放出的能量隻有它靜質量的0.7%,而物體落入黑洞裏放出的能量可以達到靜質量的百分之幾十。
和別的電離輻射相比,x射線算是殺傷力很低的了,譬如一次胸透帶來的終生癌症風險還不到百萬分之一(相比之下一個人正常過一輩子得癌症的概率就有三分之一)。但是黑洞帶來的x射線量極其巨大。低質量x射線雙星幾乎全部能量都以x射線形式釋放出來,所以往上滴一滴0.1克的正常水滴,近似相當於把水質量幾分之一轉化為等效能量,再把這些能量以x射線形式全打出去——這差不多是10^12焦耳。更糟的是,這些x射線能量較低,是穿透力有限的“軟”x射線,照進人體隻需幾厘米就會幾乎被完全吸收。假如這麽多能量被一個人全吸收了,那麽足以把他汽化幾千遍;假如按照8戈瑞的“必死”輻射劑量估算,那麽這些x射線足夠殺死18億人。
是的,這就是一滴水從高處落下來,所能產生的最大殺傷力,需要的不過是一個黑洞在下麵接著它。就算三體人的那個“水滴”能單挑整個地球艦隊,在這真正的水滴麵前也不過是小巫見大巫。
最後的最後,雷哥77很是風騷的總結道:
這個故事告訴我們一個道理:千萬別和學物理的待在同一個群。
歡呼,鼓掌!!!
id小葉子情不自禁的鼓起掌來。
好多關注也拚命的鼓掌。
“雷大好樣的。”
“幹得漂亮。”
“小學生發來賀電——恭賀雷大又成功裝了一比!!!”
而這時,神豪沈k的id閃了一下,同時私聊幾位管理。
@雷哥77
@男神的萌寶寶
@大炮轟蚊子
@布穀鳥
問:“我找主播有事,誰能聯係上他?”