图书在版编目(CIP)数据

    那些古怪又让人忧心的问题(美)门罗著；朱君玺译.—北京：北京

    联合出版公司，2015.4(2015.12重印)

    ISBN 978-7-5502-4808-3

    Ⅰ.①那… Ⅱ.①门… ②朱… Ⅲ.①科学知识-普及读物 Ⅳ.

    ①Z228

    中国版本图书馆CIP数据核字(2015)第044891号

    What If？：Serious Scientific Answers to Absurd Hypothetical Questions

    by Randall Munroe

    Copyright ? 2014 by xkcd Inc.

    All rights reserved.

    Simplified Chinese edition copyright ? 2015 Beijing United Pulishing

    Co.，Ltd.

    北京市版权局著作权合同登记 图字：01-2015-1070

    那些古怪又让人忧心的问题

    作 者：〔美〕兰道尔·门罗

    译 者：朱君玺出 品 人：唐学雷

    策 划：联合天际

    特约编辑：郝 佳

    责任编辑：李 征 刘 凯

    美术编辑：王颖会

    封面设计：颜耀铭

    北京联合出版公司出版

    (北京市西城区德外大街83号楼9层 100088)

    北京鹏润伟业印刷有限公司印刷 新华书店经销

    字数150千字 710毫米×1000毫米 116 19印张

    2015年5月第1版 2015年12月第10次印刷

    ISBN 978-7-5502-4808-3

    定价：49.80元

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    不要在家里尝试书中提到的任何行为。本书作者是一位互联网漫画

    家而不是健康或安全专家，他喜欢看到东西着火或者爆炸，换言之他并

    没有把你的首要利益放在自己心中。本书作者和出版商不承担任何由书

    中内容直接或间接导致的不良后果。简介

    这本书里包含了各种各样稀奇古怪的问题的回答。

    这些问题都是通过我的网站提交给我的，而在这个网站上——除了

    充当疯狂科学家的答疑解惑专栏之外——我还会画“xkcd”，一套火柴人

    风格的网络漫画。不过我并不是画漫画起家的，我的专业是物理，在毕

    业后去了美国航空航天局(NASA)做机器人方面的工作。后来我离开

    了NASA开始全职画漫画，但我对科学和数学的热爱却并未因此而消

    减。最终我找到了一个发挥我的能力的途径：回答互联网上各种稀奇古

    怪、有时让人有些担忧的问题。这本书中包含了网站上我最喜欢的一些

    问题，以及许多从未在网站上出现过的问题。从我有印象以来，我就一

    直在用数学来解决稀奇古怪的问题。在我5岁的时候，我的母亲在一本

    相册中记录了当时她和我的一段对话。当她知道我在写这本书后，她翻

    出了这本相册并把它送到我手中。我从这张25年前记录的纸上一字不差

    地把这些文字摘抄下来贴在这里：

    兰道尔：我们家里硬的东西多还是软的东西多？

    朱莉：我不知道。

    兰道尔：那全世界哪种东西多呢？

    朱莉：我不知道。

    兰道尔：嗯，每家每户都有三四个枕头，对吧？

    朱莉：是的。兰道尔：然后每家每户都有大约15块磁铁，对吧？

    朱莉：我猜是吧。

    兰道尔：所有15加上3或者4，不妨加上4吧，就是19，对吧？

    朱莉：是的。

    兰道尔：所以全世界一共有大约30亿个……软的东西，还有……50

    亿个硬的……东西。那么，谁赢了？

    朱莉：我猜是硬的东西吧。

    直至今日我都不知道当时30亿和50亿这两个数字是从哪里冒出来

    的，很显然那时我并不理解数字是怎么回事儿。后来我的数学水平慢慢

    地变好起来，但我使用数学知识的目的还是和我5岁那时一样：我想用

    它来回答问题。有人说世上没有愚蠢的问题。这句话很明显是不对的：

    比如说我觉得那时我问的关于硬的东西和软的东西的问题就十分愚蠢。

    但后来我发现想要完整地回答一个愚蠢的问题有时会带来许多十分有趣

    的东西。我现在还是不知道世界上硬的东西多还是软的东西多，但在回

    答问题的过程中我已经学到了许多其他的东西。接下来我将向你们呈现

    这段旅途中我最喜欢的那些部分。

    兰道尔·门罗全球风暴

    GLOBAL WINDSTORM

    Q.如果地球和地上所有的东西都在一瞬间停止转

    动，但大气层还是保持原来的速度，会怎样？

    ——安德鲁·布朗

    A.几乎所有人都会死去。但接下来事情就变得好玩儿了。

    在赤道，地球表面相对于地轴的旋转速度约为每秒470米(约每小

    时1700千米)。如果地球一瞬间停止转动而空气不受影响，那么结果就

    是突然刮起一阵时速1700千米的大风。

    风速在赤道处最大，但所有居住在南北纬42度线之间的人(约占全

    球85%人口)都将在一瞬间感受到超音速狂风。

    尽管在地表最猛烈的狂风只能维持几分钟，与地面之间的阻力会使

    风速慢慢降下来，不过这短短几分钟就足以把几乎所有的人类建筑都摧

    毁殆尽了。我家在波士顿，那里的纬度足够高，恰好在超音速狂风区之外，但

    那里的大风的威力仍将是最强龙卷风威力的2倍。不管是棚屋还是摩天

    大楼，所有的建筑都会被连根拔起，夷为平地，大楼的碎片会在天空中

    飞得到处都是。

    在极点附近，大风的威力会减弱一些，但没有一个人类城市能够逃

    离被彻底摧毁的命运，因为它们都离赤道不够远。挪威斯瓦尔巴特群岛

    上的朗伊尔城是全世界纬度最高的城市，它也会被威力媲美史上最强热

    带飓风的狂风摧毁。

    如果你打算一直等到风暴结束，那么你的最佳去处可能会是芬兰的

    赫尔辛基。赫尔辛基地处北纬60度左右，虽不足以避免被狂风荡平地面

    的结局，但赫尔辛基城市下的基岩里有一套复杂的地下通道，以及一个

    个地下购物中心、曲棍球场和游泳池等设施。在狂风中没有一幢建筑是安全的，即使是那些足以抵御这种强风的

    建筑也会面临巨大的麻烦。正如喜剧演员罗恩·怀特说的那样：“不是风

    在吹，而是风在吹啥。”打个比方吧，你待在一个材料强度足够抵御时

    速1700千米大风的巨型地堡里。

    这很好，你应该会没事儿……前提是你是唯一拥有地堡的人。不幸的是，你周围很可能还有邻居。如果位于你上风处的那个家伙的地堡没

    你的那么结实，那么你的地堡就将面临时速1700千米的撞击。

    人类不会灭绝。1总的来说，待在地面上的人没几个能活下来的，在空中飞舞的碎片会把任何不具备抗核爆能力的物体全部毁掉。然而待

    在地面之下的大部分人应该都能活得好好的。如果在这一切发生时你待

    在深深的地下室里(或是在更安全的地铁隧道里)，那么你活下来的几

    率会非常大。

    其他地方也会有幸存者。在阿蒙森-斯科特南极科考站的几十位科

    学家及员工应该不会受到狂风的影响。但对于他们来说，出事儿了的第

    一个迹象是外部世界一下子变得静默了。

    这诡异的宁静可能让他们一时摸不着头脑，但早晚会有人注意到更

    加奇怪的事情。空气

    随着地表的狂风消失，事情会变得更加奇怪。起初的狂风此时会转

    化成热浪。一般来说，大风中所携带的动能小到可以忽略不计，但现在

    我们面对的可不是一般的风。随着之前的狂风突然停止，空气会被加

    热。

    整块大陆上的空气温度会急剧升高，而那些空气最为潮湿的地区将

    形成全球性的雷暴。

    与此同时，横扫海面的大风会搅动表层海水，使之雾化。于是有这

    么一段时间，海洋将不存在表面一说——无法再区分出哪里是水珠结束

    的地方，哪里是海面开始的地方。

    海水是冰冷的。在薄薄的表层水之下，是温度几乎均匀为4℃的深

    层水。风暴会将深处冰冷的海水带到表层，由此产生的冰冷的水珠遇上

    炽热的空气会产生一种前所未见的天气形态——一种夹杂着风、水珠、雾以及温度剧烈变化的混合体。

    由于深层的新鲜营养物质随着水流涌到了表层，这种海水的涌升会

    使表层生物大量繁衍。但与此同时也会导致大量鱼类、蟹类、海龟等生

    物的死亡，因为深层的海水含氧量太低不足以供它们呼吸。任何需要呼

    吸空气的生物，比如鲸类和海豚，面对翻涌的海水空气界面都将难以存

    活。

    产生的海浪将会从东到西席卷全球，所有东面迎海的海岸都将直面

    有史以来最为凶猛的风暴潮。云雾状的海水水珠将会扫荡内陆，让你睁

    不开眼睛，随后是同样席卷而来的海浪。在一些地方，海浪将冲进数千

    米深的内陆。

    风暴会把巨量尘土和碎屑抛射到大气层中。同时，冰冷的海洋表面

    将形成一层厚厚的毯状水雾。正常情况下这将导致全球气温急剧下降，事实上也将如此。

    至少，在其中一个半球上是这样。

    如果地球停止转动，平常的日夜交替将会终止。虽然太阳不会完完

    全全静止在空中，但以往每天仅有一次的日出日落此时将历时一年。

    日夜将各有6个月长，即使是在赤道也是如此。在处于白天的那个

    半球上，地面将接受阳光不间断的炙烤，而在处于夜里的那个半球，气

    温会大幅下降。而且在对流的作用下，处于白天的那个半球，被阳光直

    接照射的地区将会产生巨大的风暴。2从某种角度来说，此时的地球会与那些潮汐锁定的地外行星类似

    ——这样的行星常见于红矮星宜居带里，但更好的比较对象也许是非常

    早期的金星。金星由于其特殊的自转速度，每次都会有一个面朝向太阳

    长达数月之久，像我们现在的地球一样。不过，由于金星表面的稠密大

    气层环流速度非常快，所以处于白天和黑夜的两个半球之间的温度基本

    相同。

    虽然一天的长度会发生变化，但一个月的长度并不会!因为月亮还

    是在绕着我们的地球转。不过没了地球的自转给它提供潮汐能，月亮将

    不会像之前那样慢慢地飘离地球，而是会慢慢地朝地球方向移动。

    事实上我们的忠实伙伴月亮会逐渐着手修复安德鲁设想的悲剧情形

    带来的伤害。目前地球的自转速度比月亮快，潮汐在不断地减慢地球的

    自转速度，同时将月球慢慢推离地球。3如果地球停止转动了，月亮将

    不再飘离地球，而且也不再会减慢地球的自转速度。相反，月亮产生的

    潮汐会逐渐加快地球的自转速度。慢慢地，月亮的引力将会拖动地

    球…………然后地球又会再度开始自转。————————————————————

    1. 我是指不会马上灭绝。

    2. 此时由于没有了科里奥利力(来自物体运动所具有的惯性)，风暴的旋转方向将变得

    无法预测。

    3. 这一现象成因请参见第26期What If文章“闰秒”。相对论棒球

    RELATIVISTIC BASEBALL

    Q.如果棒球被以0.9倍光速掷出会产生什么后果？

    ——艾伦·麦克马尼斯

    让我们先不要去纠结棒球是如何加速到这么快的，假设这只是一次普通的投球，但在投手掷出

    球的那一刻，棒球被魔法加速到了0.9倍光速。从那一刻起，正常的物理规律再度开始发挥作

    用。

    A.答案是“会发生很多事情”，而且这些事情发生在相当短的一段时

    间内，对于击球手(或投球手)来说他们的结局有些悲惨。为了弄清楚

    到底会发生什么，我找来了一些物理书、一个诺兰·莱恩1人偶，以及一

    堆核爆试验的录像带。接下来我将向你展示尽我所能推理出来的纳秒级

    事件记录。

    棒球的速度实在是太快，以至于其他任何东西看上去都像静止了一

    样。即使是来回振动速度可达每小时上千千米的空气分子，相比起移动

    速度高达每小时9亿千米的棒球，看上去也会像冻结在空中一样。空气动力学在此时已经不起作用了。正常情况下，空气会流过运动

    物体的表面，但此时棒球前方的空气分子根本没有时间躲开棒球，棒球

    会直直地撞上这些空气分子，其力度之大甚至能使棒球表面空气分子的

    原子核发生聚变反应。每一次碰撞都会释放出一股伽马射线暴和四处飞

    散的粒子。2

    这些伽马射线和碎屑会形成一个以投手丘为中心不断扩大的气泡，它们会扯碎空气中的分子，把电子从原子核里剥离出来，整个球场内的

    空气都会变成不断膨胀的炽热等离子泡。这个等离子泡的边缘会以接近

    光速的速度(比棒球本身的速度略快一些)向击球手飞去。

    棒球前方不断发生的聚变反应所产生的反作用力会把棒球向后推，慢慢地降低它的速度，就像一枚引擎点燃、尾部还在朝前飞的火箭。不

    幸的是，棒球的速度实在是太快，以至于这持续不断的热核反应所产生

    的巨大反作用力，仍然不足以使棒球的速度降低多少。然而它还是会不

    停地侵蚀棒球的表面，把棒球产生的细小碎屑向四面八方喷射出去。这

    些飞散的碎屑一旦撞上别的空气分子，其本身的巨大速度又将引发两到

    三轮新的核聚变。

    在棒球被掷出70纳秒后，它已经飞到了本垒板前。此时击球手甚至都还没看到棒球从投球手手中掷出，因为传递这一信息的光几乎是和棒

    球本身同一时刻到达击球手面前的。与空气之间的持续碰撞几乎已经把

    整个棒球侵蚀殆尽了，这时出现在击球手面前的是一团子弹形状的、不

    断膨胀的等离子云(主要成分是碳、氧、氢和氮)，撞击着空气，引发

    更多的聚变反应。最先击中击球手的是外层的X射线，几纳秒后碎屑云

    也将接踵而至。

    即使在飞抵本垒板后，等离子云团的核心部分仍将以接近光速的速

    度前进。它会先撞上球棒，但转瞬间击球手、本垒板和接球手都将被云

    团夹带着，撞穿后面的挡球网，同时解体。外层的X射线和炽热的等离

    子气体将继续向上向外扩张，将挡球网、双方队伍、看台以及周围的居

    民区一一吞没——而这些都将发生在球被掷出后的第一个毫秒内。

    如果你在城市外一个小山丘上观看这场赛事，你先会看到一股耀眼

    的光线，其亮度远远超过太阳。几秒钟后这股强光慢慢消散，随之而来

    的是一个不断变大的火球升入高空，形成一个蘑菇云。随后冲击波会伴

    随着一声巨响呼啸而来，摧毁沿途的树木和建筑。

    离球场中心大约一两千米范围之内的所有区域都会被夷为平地，火

    焰风暴会吞噬整座城市。原先的那个棒球场所在地将会留下一个大坑，坑的中心在挡球网后面100多米的地方。根据职业棒球大联盟规则的6.08(b)条款，这个球将被判定为“触

    身球”，击球手将被保送上一垒。

    ————————————————————

    1. 美国棒球史上投球速度最快的投手。

    2. 在我最初发表这篇文章之后，麻省理工学院的物理学家汉斯·林德克奈彻特联系我说，他在他们实验室的计算机上模拟了这一场景，他发现在棒球刚飞出去的一小段时间内，绝大多

    数空气分子的移动速度甚至高到无法产生聚变，它们会直接穿透棒球飞出。较之我原先文章所

    描述的结果，空气加热的速度会更慢，同时也更均匀。乏燃料游泳池

    SPENT FUEL POOL

    Q.如果我在一个普通的乏燃料(用过的核燃料)

    水池里游泳会怎么样？我是不是要潜到水底才会受

    到致命剂量的辐射？我在表面能安全地待多久？

    ——乔纳森·巴斯蒂安·菲利亚特罗

    A.假设你的游泳技术还算不错的话，那么你差不多可以通过不停踩

    水在水中活上10～40小时，之后你就会因为体力不支而昏迷并溺水。对

    于底下没有核燃料的水池来说也是这样……

    核反应堆产生的乏燃料具有高度放射性。水在屏蔽辐射和散热方面

    性能都不错，因而乏燃料会被存放在水池底部，直到其中的放射性物质

    活跃程度降到一定水平后才会被转移到干桶中。对于这些干桶该储存在

    哪里，我们目前还没有达成共识，但总有一天，我们会找到合适的地方

    的。

    下面是一个普通的乏燃料储存池的样子：辐射产生的热量不是大问题，虽然理论上来说，乏燃料池中的水温

    可以达到50℃，但在现实情况下，水温一般会介于25～35℃——这比大

    多数泳池的水温要高，但比浴缸里的热水温度要低。

    辐射水平最高的燃料棒，应该是最近才从核反应堆里移除出来的那

    些。对于乏燃料里释放出来的辐射而言，每7厘米深的水就能让剂量减

    半。根据安大略电力公司的报告中给出的辐射水平，如果把刚取出来的

    燃料棒放在燃料池中，那么危险区域如下：当你潜到水底，用手肘碰一下刚拿出来的燃料罐，然后立即游回水

    面，所受到的辐射就极有可能让你丧命。

    但若是停留在最外面的那块区域，那么你想待多久就可以待多久

    ——燃料棒核心所释放出来的辐射剂量，比你在街上四处走动时受到的

    背景辐记住，我只是个漫画家。如果你打算遵循我关于核废料安全问题

    的建议，那么之后无论发生什么都是你自作自受。射1剂量还少。实际

    上，只要你待在水下，那么绝大多数普通背景辐射是不会影响到你的。

    你在乏燃料池里踩水受到的辐射剂量没准儿比你走在大街上时受到的剂

    量还要少。记住，我只是个漫画家。如果你打算遵循我关于核废料安全问题的建议，那么之后无论发生什

    么都是你自作自受。

    以上讨论完全建立在没有出任何差错的情况下，如果乏燃料棒的外

    壳发生了腐蚀，那么水中就可能会有些裂变产物。这些物质能够很好地

    清洁水质，你在里面游泳也不会受到伤害，但它的辐射剂量已经到了让

    你不能把这里的水当瓶装水卖出去的程度。2

    我们知道在乏燃料池里游泳一般来说是安全的，因为会有潜水员定

    期进行保养。

    但是，这些潜水员也必须小心。

    2010年8月31日，一位潜水员正维护瑞士莱布施塔特核电站的乏燃

    料池。突然他发现在池子底部有一段管子，不知道是什么东西，于是他

    通过无线电询问主管该怎么办。主管让他把管子放到他的工具篮里，他

    也这么做了。由于水池中气泡的声音太大，他没有听到辐射警报器的响声。

    当工具篮被提出水面后，屋子里顿时警铃大作。工具篮被扔回水

    中，潜水员也马上离开了水池。他身上的辐射计量器显示他受到的全身

    辐射剂量比正常水平高，而他右手上的剂量更是极高。

    原来这根管子是反应堆核心中辐射监测器上的一根保护管，长时间

    的中子流使得它具有高度放射性。在2006年一个舱室关闭时它意外地脱

    落了下来，然后就沉到了燃料池底部一个不起眼的小角落，之后的4年

    里也一直没有被发现。

    要是这名潜水员把那根管子放到工具腰带或者背包里等靠近身体的

    地方的话，管子上的辐射物质足以使他丧命。正如前面所说的，水救了

    他一命，只有他的手——手比身体其他娇嫩的内脏器官更能承受辐射

    ——受到了大剂量的辐射。所以说，只要你按规矩在乏燃料池里游泳，你应该不会遇到问题，除非你潜到水底或捡了个奇怪的东西上来。

    为了确证，我联系了一位在研究用核电站工作的朋友，问他如果你

    试图在他们被辐射污染的池子里游泳会发生什么。

    “在我们这里？”他想了一会儿之后说道，“你会死得很快，甚至在

    你碰到水之前，警卫就一枪把你打死了。”

    ————————————————————

    1. 译注：背景辐射是环境中普遍持续存在的电离辐射，通常来自人类活动排放和自然界

    的释放。

    2. 这很糟糕——它来当“能量饮料”可是太合适了。那些古怪而又让人忧心的问题合集

    一

    WEIRD(AND WORRYING)QUESTIONS

    FROM THE WHAT IF？INBOX，1

    Q.如果把牙齿的温度降到很低，有没有可能在喝

    到热咖啡的时候牙齿就崩碎了？

    ——谢尔比·赫伯特

    Q.美国每年有多少幢房子被大火烧毁？让这个数

    字大幅增长(比如上升15%)最简单的方法是什

    么？——匿名提问者纽约式时间机器

    NEW YORK-STYLE TIME

    MACHINE

    Q.我总认为当你回到过去时，你会到达和穿越前

    同一位置的地方，至少在电影《回到未来》中是这

    样的。如果真是如此，那么站在纽约的时代广场向

    前穿越1千年会怎样？1万年呢？10万年呢？100万

    年呢？10亿年呢？如果是向未来穿越100万年呢？

    ——马克·德特兰

    1千年前

    在过去3千年间，曼哈顿地区就一直有人居住。最早来此定居的人

    大约是在9千年前。

    欧洲人于17世纪来到这里，那时居住在此的还是勒纳佩人。1勒纳

    佩人是一个由众多部落组成的松散联盟，住在如今的康涅狄格、纽约、新泽西以及特拉华地区。

    1千年前，这个地区很有可能还居住着一群相似的部落联合体，但

    是此时距离欧洲人初次抵达还有500年。他们和17世纪勒纳佩人的距

    离，就像勒纳佩人和现代人的距离一样远。要想知道1千年前连城市都没有的时代广场看上去是什么样，我们

    就要借助一个伟大的项目：威利极亚(Welikia)2。它是由一个更小的

    项目——曼纳哈塔(Mannahatta)发展而来的。威利极亚计划已经绘制

    出了欧洲人第一次到达纽约城时那里的详细生态地貌图。

    在welikia.org上，我们可以看到互动式的地图，一窥纽约以前的美

    景。1609年，曼哈顿岛还是由起伏的山脉、沼泽、林地、湖泊和河流形

    成的地景的一部分。

    1千年前的时代广场的样子应该和威利极亚中描述的差不多。表面

    上看，可能会觉得它有点像如今生长在美国东北部的那些古老森林，但

    两者还是有一些显著差异。

    1千年前的时代广场有更多大型动物。如今在美国东北地区零碎分

    布的小片古老森林里，已经几乎见不到大型食肉动物了。那里还有一些

    熊、少量的狼和郊狼，几乎没有山狮。(不过鹿群的数量暴增，部分原

    因是大型食肉动物都消失了。)

    1千年前的纽约森林本应满是栗树。20世纪初期的枯萎病发生之

    前，北美东部的硬木林曾有四分之一是栗树，但现在活下来的只有树桩

    了。

    现在在新英格兰的森林，你还能看到那些树桩。它们会间歇性地生

    出新芽来，但不久就会因枯萎病而死去。用不了多久，最后的栗树树桩

    也会死去。在森林中狼很常见，随着你往内陆行进还会越来越多。你可能还会

    在内陆地区的森林里遇上山狮3，4，5，6，7和旅鸽。8

    但有一种生物你不会看到：蚯蚓。当欧洲殖民者第一次来到新英格

    兰地区时，那里还没有蚯蚓。要想知道其中的原因，我们将视线移到更

    早的时期。

    1万年前

    一万年前的地球刚从冰河期里走出来。

    此前覆盖新英格兰的大冰盖刚刚消退。2.2万年前，冰盖的南端在

    斯塔顿岛附近，但在1.8万年前，冰盖向北退到了杨克斯以北。9到了1万

    年前，大部分冰盖已经后退到如今的加拿大边境以北了。

    冰盖的消退抹去了基岩以上的所有东西。在之后的1万年里，生命

    开始渐渐转移回来。一些物种向北移动的速度比其他物种快，当欧洲人到达新英格兰时，蚯蚓还没回到那里呢。

    随着冰盖的消退，一部分大冰块从整体上脱落下来，就这样遗留在

    地面上。

    当这些冰块融化后，产生的水填满了地面上的低洼处，形成了所谓

    的锅穴湖。位于昆士兰的斯普林菲尔德大道北部尽头处的奥克兰湖就是

    一个锅穴湖。撤退的冰盖还会留下形成期间夹杂的卵石，这些石头被称

    为冰川漂砾，如今在中央公园还能看到。在冰川下，融水形成的河流在高压下流动，在所经之处堆积起大量

    沙石。这些沉积物形成了所谓的“冰河沙堆”(eskers)的脊，在现今我

    位于波士顿的家旁边的树林处纵横交错。很多奇奇怪怪的地形都是由这

    种现象造成的，包括世界上仅存的垂直U形谷河床。

    10 M.C Escher的名字Escher与Esker相近。

    10万年前

    10万年前的世界看起来可能和现在的世界更加相像。10a

    我们生活的时代里充满了快速交替的冰期，但在过去的1万年里，我们的气候一直

    保持稳定11和温暖。

    10万年前，地球正处在一个相似的气候稳定期末端，这个时期被称

    为桑加蒙间冰期。那时可能也有一个像我们现在这样高度发达的生态系

    统。

    不过那时的海岸地质和现在完全不同，斯塔顿岛、长岛、楠塔基特

    岛和马萨葡萄园岛都是被最近一次的冰川像推土机一样推挤而成的坡

    台。在10万年前，海岸附近是另一批岛屿。

    那时的丛林里可以找到许多现在的动物——比如鸟类、松鼠、鹿、狼、黑熊，除此以外还有一些很神奇的物种。要想了解这些生物，我们

    首先来看看谜一般的叉角羚。

    现代的叉角羚(美洲羚羊)仍然是一个谜。它们能跑得飞快，速度

    远比生存所需的最高速度更快。它们能以每小时88千米的速度飞奔，并

    且能在很长一段距离内保持这个速度。而它们跑得最快的捕食者狼和郊

    狼在极速时也只能勉强突破每小时56千米。那么叉角羚为什么会进化出

    这么快的速度呢？

    答案在于叉角羚进化时所处的环境远比现在的环境更加危险。10万

    年前，北美丛林是恐狼、短面熊和剑齿虎的家园，它们之中的任何一种

    都可能比现代捕食者跑得更快，也更加致命。不过它们都在第四纪灭绝

    事件(即冰河时期灭绝事件)中灭亡了，在此之前刚有人类来到美

    洲。12

    如果我们把视线再往前移，就会看到更可怕的捕食者。100万年前

    100万年前，在最近一次大冰川期之前，世界还是相当温暖的。那

    时正处于第四纪中期，现代大冰川期在几百万年前已经开始，不过在冰

    川进退之间存在着一段平静时期，那期间气候相对来说比较稳定。

    我们之前见识到了跑得飞快的以叉角羚为食的各种猎食动物，现在

    马上就会看到另一种残暴的食肉动物，一种长得很像现代狼的长腿土

    狼。土狼曾经主要在非洲和亚洲活动，随着海平面的下降，有一个种类

    的土狼跨过白令海峡进入了北美地区。由于它们是唯一一种跨过海峡的

    土狼，人们给它起了个名字叫豹鬣狗，拉丁名意为“见过海峡的土狼”。

    接下来马克的问题把我们带到了更远的过去。

    10亿年前

    10亿年前，各个大陆板块被挤到一起，是一个超级大陆。这个超级

    大陆并不是人们所熟知的泛古陆，而是联合大陆的前身：罗迪尼亚超大

    陆。详细的地质记录相当残缺，但我们猜测它是下面这个样子的：在罗迪尼亚超大陆时期，现在位于曼哈顿底部的基岩还没有形成，不过北美地区深处的岩石已经存在很久了。现在的曼哈顿所在的那块大

    陆当时可能还在内陆地区，与如今的安哥拉和南美部分相连。

    在这个古老的世界中，没有植物也没有动物。海洋里孕育着大量生

    命，但都是简单的单细胞生物。海洋表面漂浮着大量蓝藻。这些其貌不

    扬的生物是生命长河中最为致命的杀手。

    蓝藻细菌是第一种进行光合作用的生物，它们吸入二氧化碳并释放

    出氧气。氧气是一种很暴力的气体，它会让铁生锈(氧化)，让木头燃

    烧(剧烈氧化)。当蓝藻刚出现时，它们释放出的氧气对于其他几乎所

    有种类的生命来说都是有毒的，随之产生的物种大灭绝被称为大氧化事

    件。

    在蓝藻使地球大气层和海洋中充满有毒的氧气后，其他生物慢慢进

    化出了新的能力，能够利用氧气的化学活性进行新的生物过程。我们就是那些第一批呼吸氧气的生物的后代。

    这段历史有很多细节我们仍然不甚了解，10亿年前的世界很难进行

    重建，不过马克的问题现在把我们带到了更不确定的地方：未来。

    100万年后

    人类终将灭亡。没有人知道会是什么时候13，但没有什么东西能够

    永远存活下去。也许我们会逃到其他星球上继续存在百千万亿年；也许

    文明会崩溃，我们都会死于疾病或是饥荒，最后的人类会被猫科动物吃

    掉；也许我们所有人都会在读完这个句子后的几小时里被纳米机器人杀

    害。未来充满了各种可能。

    100万年是很长一段时间。它是智人存在历史的好几倍，是我们发

    明书写语言时间的几百倍，因而我们可以很合理地推断，无论人类的未

    来将会怎样，百万年后我们必将处在与目前完全不同的时代里。

    没有了人类，地质活动依然会继续进行。风雨和呼啸的沙子会逐渐

    分解并掩埋我们文明的印记，人类造成的气候影响很有可能会延后下一

    次冰河期，但我们不会终结冰河期的循环。最终，冰川会继续向前进

    发。几百万年后，没有多少人造物体还能保存下来。

    人类存留时间最长的遗物可能是我们埋在地球各处的塑料片。我们

    挖掘出原油，对其进行加工生产出持久耐用的聚合物，然后把它们散布

    到地表各处，由此留下的印记将会比其他任何事物留存更长的时间。

    我们留下的塑料会被撕碎并掩埋，或许一些微生物会进化出消化塑

    料的能力。很可能在几百万年后，一层无处可去的碳氢化合物处理品

    ——包括洗发水瓶子和购物袋转化后形成的碎片——会成为我们文明存在过的化学纪念碑。

    遥远的未来

    太阳正在慢慢变亮。在过去的30亿年里，一套复杂的反馈系统使得

    地球的温度能够保持相对稳定，即使太阳在缓慢地变得越来越热。

    但10亿年后，这些反馈系统就会失效。曾经孕育生命并保持地球凉

    爽的海洋会成为生命最大的敌人。在炽热阳光的照射下，海水会煮沸，在地球表面形成一层厚厚的水蒸气毯子，并由此引发失控的温室效应。

    10亿年后，地球将成为第二颗金星。

    随着地球变得越来越热，我们最终会失去所有的水，大气中将充满

    岩石蒸汽，因为地壳自身也开始沸腾了。几十亿年后，我们最终将被不

    断膨胀的太阳所吞没。

    那时地球将被焚毁，而曾经组成时代广场的许多分子都会被垂死的

    太阳吹走，这些粉尘云会在太空中飘荡，或许还会坍缩形成新的行星和

    恒星。

    如果那时人类已经逃出太阳系，目睹太阳的死去，那么我们的后代

    就将生活在这些新形成的星球上。那些曾经组成时代广场、被太阳之心

    循环利用过的原子，将会形成我们新的身体。总有一天，我们要么全都死了，要么就都是纽约人了。

    ————————————————————

    1. 又名特拉华人。

    2. 勒纳佩语，意为“美好家园”。

    3. 又名美洲狮(cougar)。

    4. 又名美洲虎(puma)。

    5. 又名山猫(catamount)。

    6. 又名美洲豹(panther)。

    7. 又名斑猫(painted cat)。

    8. 虽然你可能不会看到欧洲殖民者们当初遇到的数亿只旅鸽形成的黑压压的旅鸽云。查

    尔斯·曼恩在他的书《1491》中声称欧洲人带来了天花、蓝绿茎牧草和蜜蜂，搅乱了当地的生态

    系统，欧洲人看到的庞大的旅鸽群其实是生态系统混乱的一个表现。9. 也就是现在的杨克斯所在地。那时这个地方的名字应该还不是“杨克斯”(Yonkers)，因为“杨克斯”来源于一个意为“安定下来”的荷兰语单词，而这要追溯到17世纪晚期了。不过有

    人声称叫作“杨克斯”的地区一直存在，在人类甚至地球存在之前就已经存在了。大概这么想的

    只有我一个人吧，但我可是想说什么就说什么的哦。

    10a. 不过没有这么多广告牌。

    11. 嗯，是曾经保持稳定，现在我们要使气候失衡了。

    12. 如果有人问起来，就说完全是巧合。

    13. 如果你知道的话，请发邮件告诉我。随机伴侣

    SOUL MATES

    Q.如果每个人都有且仅有一个知心伴侣，但这个

    人是随机匹配的，会发生什么？

    —— 本杰明·斯塔菲尼

    A.噢，那将是多么可怕的一个噩梦啊!

    首先，随机匹配一个知心爱人，这个想法本身就是有许多问题的，正如蒂姆·明钦在他的《如果没有你》中唱的那样：

    你的爱是百万里挑一；

    花多少钱也买不来；

    但剩下的九十九万九千九百九十九人里；

    统计上讲，总有一些差不多一样好。

    但如果我们真的只有唯一一个完美的知心伴侣，换成其他任何一个

    人都不行会怎么样呢？我们会找到彼此吗？

    假设你的知心伴侣在你一出生时就已经确定了，你不知道是谁，也

    不知道在哪里，但正如浪漫桥段中常见的那样，当你们四目相视的时

    候，就会认出彼此。

    但问题马上就出现了。首先，你的那位知心伴侣还活着吗？从古至今总计约有1000亿人曾经活在这个世界上，但现在总人口只有70多亿人

    (也就是说人类的死亡率有93%)。如果我们的那位伴侣真的是随机匹

    配的，那么有90%以上的几率他们已经去世很久了。

    这真是太可怕了!不过等等，事情其实会更糟。既然我们的伴侣可

    以是已经逝去的人，那么也有可能是将来还没出生的人。毕竟你的伴侣

    的伴侣就是生活在未来嘛。

    所以我们需要假设你的知心伴侣和你生活在同一个时代，此外为了

    避免事情变得奇怪，还需假设他她的年龄和你只相差几岁。(这个要

    求要比标准年纪差诡异指数1更严格一些，但如果一个30岁的人和一个

    40岁的人可以成为知心伴侣，要是他们早15年遇到彼此就会违背诡异指

    数准则了。)有了年龄相近的限制，那么可选的伴侣池就只剩不到5亿

    人了。

    那么性别和性取向的问题呢？还有文化和语言的不同呢？我们可以

    用人口统计数据进一步缩小选择范围，但这就违背了最初随机选择的要

    求了。在我们假设的情况中，在你遇上你的知心伴侣之前对他她是一

    无所知。每个人有且仅有一个性取向，那就是他她的另一半。这种情况下遇上知心伴侣的可能性微乎其微。每天与我们有眼神交

    流的陌生人可能一个都没有(比如那些死宅或者住在小镇上的人)，也

    有可能有数千人(比如站在美国时代广场上的警察叔叔)。我们不妨假

    设你平均每天都会去看几十个以前从未看到过的陌生人(对于我这种内

    向的人来说，这个数字已经是高估了)，如果其中有10%的人和你年龄

    相近，那么一生中你会看到约5万个潜在的伴侣。而之前我们已经估算

    过所有可能的伴侣人数约为5亿人，因而你找到真爱的几率只有万分之

    一。由于这么一来，孤独一生的可能性实在是太大，整个社会可能会重

    新进行组织，尽可能增加眼神交流的机会。比如我们可以建造两个巨大

    的相向运动的传送带，上面各站一排人…………不过如果通过网络摄像头看到彼此也算眼神交流的话，我们可

    以使用改良版的聊天轮盘。

    如果每个人每周7天，每天花8个小时在这个系统上，并且每次只需

    几秒钟就能判定看到的人是不是知心伴侣，那么理论上来讲，这套系统

    能在几十年内帮助所有人找到知心伴侣。(我测试了一些简单的情形，用来估计人们匹配到知心伴侣的速率。如果你想自己去计算某些特殊情

    况下需要多长时间，可以先去看看错排问题。)

    在现实情况下，许多人都不可能把所有时间都用来寻找伴侣，更少

    有人会花20年去干这事，所以大概只有富家子弟才玩得起这种知心伴侣

    轮盘吧。不幸的是，对于那最富有的1%的富人来说，他们的伴侣极有

    可能是在剩下的99%的人群之中。所以只有最富有的1%的富人会使用这项服务，而这1%的富人之中又只有1%找到了真爱，这样算来找到知

    心伴侣的几率还是只有万分之一。

    至于这1%中剩下的那99%的人2，则会有动力出资让更多的人用上

    这套系统。他们可能会资助一些慈善项目，项目类型介于“一娃一

    本”(One Laptop Per Child)和OKCupid(美国交友网站)之间。像超市

    收银员、时代广场上的警察叔叔这样的职业可能会成为香饽饽，因为他

    们每天都会和大量人眼神接触。人们会蜂拥到城市和公共场所去寻找爱

    情——不过他们现在不也是这么做的嘛。

    但即使有一群人在知心伴侣轮盘上花费大把光阴，另一群人去干那

    些每天能与大量陌生人有眼神接触的工作，剩下的人则听天由命，我们

    之中仍然只会有很少一部分人能找到真爱，剩下的人就只能怪自己时运

    不济咯。

    在如此之大的压力下，有些人可能会弄虚作假。他们想摆脱单身一

    族，因而他们可能会随手找一个单身的人假装是一见钟情。他们会结

    婚，把他们之间的不和隐藏起来，还要努力在朋友和家人面前装出笑

    脸。

    一个充满随机知心伴侣的世界实在孤独得吓人，让我们祈祷这不是

    我们的现实世界吧。

    ————————————————————

    1. xkcd，“Dating pools”，诡异指数准则：不要和比你年龄的一半大7岁以下岁数的人谈恋

    爱。

    2. 我们是那0.99%的人!(梗出自于占领华尔街运动)激光笔

    LASER POINTER

    Q.如果地球上所有人都拿着激光笔同时照向月

    亮，月亮的颜色会发生变化吗？

    ——彼得·利波维奇

    A.不会——如果你用的是一般的激光笔的话。

    首先你要考虑这么一个问题，那就是不是所有人都能同时看到月

    亮。

    我们可以让所有人都挤在一个地方，但我们还是先挑一个尽可能多

    的人口能看到月亮的时刻吧。由于全世界75%的人口都住在0度和东经

    120度之间，因此不妨把这个时刻定为月亮位于阿拉伯海附近的时候。

    下一个问题是要朝新月还是满月

    照激光笔。新月要暗一些，这样更容

    易看到激光笔照射的效果。但是新月

    大多出现在白天，这又抵消了它之前

    的优势。

    所以我们还是选择半月的时候

    吧，这样我们就可以很容易地比较激

    光笔照射在亮半边和暗半边的结果。红色激光笔标准功率约为5毫

    瓦，好点儿的激光笔射出的足够平行

    的光柱能够照到月亮上，虽然此时形

    成的光斑仍然会散开成很大一块区

    域，面积接近月球截面的大半。在光

    线飞往月球的途中，大气层会略微扭

    曲一下，还会吸收掉一部分，但绝大

    多数光还是能够顺利抵达月球。

    不妨假设所有人的瞄准精度都足够照到月球，但也没法更精确了，所有的光束均匀分布于月球表面。

    格林威治时间午夜过后半个小时，所有人都按下了开关。

    效果是这样的：

    不给力啊!

    这个结果不足为奇。太阳辐射到月球上的能量是每平方米1000多

    瓦。月球的截面积约为1013平方米，也就是说月球接收到的太阳辐射总

    功率为1016瓦，平均到每个人头上就是2兆瓦，完爆我们手中的5毫瓦激

    光笔。诚然每个人的激光笔的功效都有所不同，但这对整体结果几乎没有任何影响。

    1瓦的激光笔非常危险。它不仅足以让你失明，还能烧伤你的皮

    肤，或者把东西点燃。很明显，在美国普通消费者买这玩意儿应该是非

    法的。

    开玩笑啦!你花上300美元就能买到一支，只要在网上搜索“1瓦手

    持激光”就能找到。

    所以假设我们花了2万亿给每个人都买了一支1瓦的激光笔。(供总

    统候选人备忘：这个政策肯定能赢得我这一票。)现在这种激光笔不仅

    功率更大，而且绿色的光柱会更接近可视光谱的中端，人眼对绿色更加

    敏感，因而会感觉看上去亮了一些。

    换了新装备之后效果如下：还是不给力啊!

    我们用的所有激光笔加起来只能产生5弧分宽、150流明照度(比绝

    大多数手电筒都亮)的光柱。这个光柱能让月球的可视表面增加约0.5

    流明的照度，但太阳光线照射到月球上能够产生13万流明的照度。(就

    算我们所有人都照射同一个点，也只能让月球10%的可视面积的照度提

    升大约6流明。)

    相比之下，满月时的月光照到地球上照度约为1流明，这意味着不

    仅从地球往月球看这束光不够亮，甚至你站在月球上往地球看，看到的

    光柱还没有照在地球上的月光亮。

    随着锂电池技术和LED照明技术在过去10年间的大幅进步，高亮度手电筒开始大量出现。但很明显手电筒还是不给力，所以我们直接略过

    手电筒，给每个人发一台“夜太阳”。

    你可能从没听说过这个名字，但在电影里你应该看到过它。它就是

    装在警车上或海岸警卫队直升机上的搜索大灯。它的照度可达5万流

    明，能让一块区域看上去就像在白天一样。

    这种光一般发散角度有好几度，所以我们需要用一些聚光镜片来把

    光束发散程度限制在0.5度以内，这样才能照到月球上。

    可能看不大出来，但我们其实是有进步了!这股光束将产生20流明

    的照度，是月球暗的那一半的亮度的2倍!不过，效果还是不明显，而

    且亮的那一半显然没受什么影响。这次让我们把夜太阳换成IMAX电影的投影机阵列，它由2台水冷的

    3万瓦大灯组成，总输出可超过一百万流明。

    还是几乎看不出区别。

    拉斯维加斯的卢克索酒店顶部装有全世界最强力的聚光灯。假设每

    个人手中都拿着一台，然后再用一个透镜阵列把所有的光束都聚焦到月

    球上。这次效果明显多了，目标达成!干得漂亮!

    好吧……

    美国国防部研发了一种兆瓦级的激光器，用来拦截并摧毁尚在中段

    飞行的来袭导弹。

    波音YAL-1激光器是一个装在波音747上兆瓦级别的氧碘化学激光

    器。它发出的是近红外激光，因而无法直接用肉眼看到，但我们不妨假

    设我们造了一台同等能量的可见光激光器。终于能和阳光媲美了!

    但我们也在消耗5拍瓦1的功率，相当于全世界平均用电量的2倍。

    好吧，我们这次在整个亚洲以每平方米1台兆瓦级激光器的密度放

    置所有的激光器，光给这50万亿台激光器提供能量就能在大约2分钟内

    耗尽地球上所有原油储备。但在这2分钟时间内，月球看上去是这个样

    子的：整个月球将会和正午的太阳一样亮，2分钟后，月球的风化层会被

    加热到炽热的状态。

    好吧，我们又朝疯狂更进一步了。

    世界上最强大的激光是美国国家点火装置(一处核聚变研究实验

    室)中的约束激光束。它能产生功率高达500太瓦2的远紫外线激光。不

    过它的点火时间只持续几纳秒，因而它所释放出来的总能量约合四分之

    一杯汽油。

    假设我们找到了一个办法能够让它持续不断地输出能量，然后人手

    发一套，把它们都对准月球。不幸的是，激光发出的能量首先会把地球大气层变成等离子体，瞬时引燃整个地球，杀光全人类。

    但我们不妨假设通过某种方法，激光穿过了大气层而不受影响。可

    是在这种情况下，地球还是会烧起来。从月球反射回来的光会比正午的

    太阳亮4000倍。此时的月光能在不到一年的时间里烧开整个地球上的海

    水。

    但先不去管地球，月球会发生什么？

    激光本身造成的辐射压力足以让月球产生一千万分之一倍重力加速

    度。这个加速度在短期可能没什么明显影响，但经年累月它会慢慢把月

    球推离地球轨道…………如果辐射压力是唯一的力的话。

    4千万焦耳的能量就能气化1千克的石头。假设月球岩石的平均密度

    约为每立方米3千克，那么激光发射出的能量将会以每秒4米的速度气化

    月球的基岩。

    但真实情况下月球的基岩不会气化得那么快，这其中有个很重要的

    原因。当一块石头被气化后，它并没有凭空消失。月球的表层会变成等

    离子体，而这层等离子体将把剩余的表面和激光束隔离开来。

    我们射出的激光束会往等离子体中输入越来越多的能量，等离子体

    也会变得越来越热。其中的粒子会相互弹来弹去，轰击月球表面，最终

    以惊人的速度射向太空。这股喷射出来的物质实际上相当于把整个月球表面变成了一具火箭

    发动机，还是非常高效的那种。像这样轰击材料表面的方法叫作激光烧

    蚀，而我们发现它是一种很有前途的航空推进技术。

    月球质量巨大，但慢慢地岩石产生的等离子体将会不可避免地将它

    推离地球。(产生的喷射流也会荡平地球朝向月球的那一面，并摧毁所

    有激光器。但我们现在不妨假装这些激光器刀枪不入。)这些等离子体

    也会把月球表面一层层撕扯开来，但这一过程过于复杂，难以模拟。

    但我们不妨瞎猜一回，令等离子体中的粒子以平均每秒500千米的

    速度射向太空。这样不出几个月，月球就会被推到激光的有效射程之

    外。月球的大部分质量得以保留，但会逃离地球的引力场，进入一个环

    绕太阳的不对称轨道。

    严格说来，按照国际天文学联盟定义，月球不会变成一颗新的行

    星。由于它的新轨道与地球轨道有交叉，它会被归类为像冥王星那样的

    矮行星。与地球轨道的交错使得月球的新轨道产生不可预测的摄动3，它最终的命运不是一头撞入太阳之中，就是被弹射到太阳系之外，或者

    轰然撞上太阳系中的某颗行星——很有可能就是地球。我想我们都会赞

    同，这种情况下我们真的是自作自受。这回够给力了吧。

    ————————————————————

    1. 译注：1拍瓦=1015瓦

    2. 译注：1太瓦=1012瓦

    3. 译注：一个天体绕另一个天体转动时，因受到其他因素的影响，偏离原来的轨道的现

    象。元素周期墙

    Periodic Wall of the elements

    Q.如果你把元素周期表里的元素制作成立方砖

    头，并按照周期表的排列方式把这些方块一个个排

    起来，会发生什么？

    ——安迪·康诺利

    A.确实有人收集各种元素。他们会试图收集尽可能多的元素的物理

    样本，并把它们放在类似于元素周期表的展示盒里。1

    在所有的118种元素中，有30种(如氦、碳、铝和铁)能在本地的

    零售超市里买到纯净的样品。另有几十种元素可以通过拆解某些东西得

    到，比如你可以在烟雾探测器中找到微量的镅。另一些元素你可以在网

    上买到。

    总的来说，搞到其中近80种元素的样品还是可行的。如果你愿意牺

    牲一下你的健康、安全和逮捕记录的话，你可以弄到90种。而剩下的那

    些元素，不是太具有放射性，就是半衰期太短，一次最多只能获得几个

    分子。

    但如果你真的搜集到了所有元素的样品呢？

    元素周期表有7行。2前两行元素堆起来没什么大问题。

    第三行元素会让你烧起来。

    第四行元素产生的有毒烟雾会让你丧命。

    第五行元素会造成以上所说的所有后果，还会使你受到一点辐射。

    第六行元素会剧烈爆炸，会毁掉整幢房子，伴随着具有放射性并且

    有毒的大火以及满地的尘土。

    不要拼出第七行。

    我们一行一行来讨论。首先是第一行，简单得有些无聊。

    氢立方体会慢慢上升并扩散，就像没有气的气球一样。氦立方体也

    是一样。第二行就有些复杂了。

    锂会立即失去光泽。铍有很强的毒性，所以你处理起来要小心一

    些，不要让任何碎屑飞到空气中。

    氧气和氮气会飘来飘去，慢慢扩散开来。氖则会向上飘走。3

    淡黄色的氟气会在地上铺展开来。氟是元素周期表中反应活性最

    高、腐蚀性最强的元素。几乎任何其他元素接触到纯氟时都会自发地燃

    烧起来。

    我咨询了化学家德雷克·劳维4，他表示氟不会与氖反应，而且“会和

    氯达成某种意义上的武装停火协议，但别的东西嘛，啧啧”。氟遇到后

    几排的元素也会引起麻烦，如果空气中有一些水汽的话，氟还会结合水

    汽形成具有腐蚀性的氢氟酸。

    即使你不慎呼吸到了痕量5的氢氟酸，你的鼻子、肺、嘴巴、眼睛

    都会受到严重伤害，时间长了整个人体都会被腐蚀掉。为此你绝对需要

    一个防毒面具，不过你要知道氟能够腐蚀绝大多数的面具材料，所以记

    得在选择一款面具前先进行一下测试。玩得愉快!

    下面是第三行。这里的数据一半来源于《物理和化学手册》，一半来自英国电视喜剧“看看你周围”。

    这一行里最惹事的是磷。纯磷有好几种存在形式，红磷可以相对安

    全储存，而白磷一遇到空气就会自发燃烧，并产生难以熄灭的红色火

    焰，而且有很强的毒性。6

    硫在普通情况下不会引发什么问题，再不济也就是闻起来味道不太

    好。不过别忘了硫的左边是熊熊燃烧的磷……右边是氟和氯。和许多其

    他物质一样，硫遇到纯氟气体也会着火。

    惰性的氩气密度比空气大，所以它只会沉在地面上铺展开来。先别

    管氩气，你的大麻烦还在后头呢。

    之前说到的大火会产生各种名字耸人听闻的化合物，比如六氟化

    硫。如果你在室内进行这个实验，那么你会被有毒烟雾呛到死，整幢房

    子也有可能被大火吞噬。

    不过现在还只是第三行。让我们来看第四行!7 译注：此处为双关，“讽刺”的英文是ironic，而“铁”是iron。

    这一行的元素还会散发出可怕的气味。硒和溴会剧烈反应，劳维表

    示相比于燃烧的硒，“硫闻起来就像香奈儿香水”。

    砷听上去就很吓人，而它的吓人理由也相当充分——它对几乎一切

    形式的复杂生命都是有毒的。

    有些时候，这些吓人的化学品引发的恐慌是有点夸大其词。比如在

    我们所有的食物和水中都有痕量的砷存在，但我们的身体能够很好地处

    理掉这些微量砷。但现在可不是这样。

    燃烧的磷(现在又加上燃烧的钾，钾和磷都很容易自燃)能够引燃

    砷，同时释放出大量有毒的三氧化二砷，这东西相当毒，不要吸入。

    如果铝块能够经受住大火，那么你就会看到一个诡异的现象。在铝

    块下面熔化的镓会被铝吸收进去，破坏铝的内部结构，使其变得像浸水

    的纸一样又软又烂。7a

    燃烧的硫会溅到溴块中去。溴在室温下是液体，除它以外，室温下

    是液体的单质就只剩下汞了。而且溴也是个很棘手的东西。到现在这份

    儿上，各种火焰形成的有毒化合物已经数不清了。不过如果你是在安全距离以外做这个实验的话，你还是有可能活下来的。

    第五行有一个元素很有意思：锝-99，它是目前为止我们遇到的第

    一个带放射性的砖块。

    锝是不具有稳定同位素的所有元素中原子序数最低的一个。虽然1

    立方分米的锝块释放出的辐射剂量不会使你丧命，但剂量还是非常大

    的。要是你整天戴着一顶锝做的帽子，或者呼吸它的微粒，那么你是肯

    定会死的。

    9 译者注：43号元素。

    除了锝，第五行基本和第四行差不多。现在到第六行了!现在无论你多么小心，这一行元素还是肯定会置

    你于死地。

    这个版本的元素周期表比你平常看到的要宽一些，因为我们把镧系元素和锕系元素插进了第六

    和第七行。(这些元素一般不放在主表中而是单独列出来，避免主表太宽。)

    元素周期表的第六行有许多放射性元素，包括钷、钋8、砹和氡9a。

    砹是里面的大坏蛋。

    我们不知道砹看上去是什么样子的，正如劳维所说：“这玩意儿根

    本就是不想存在。”砹具有极强的放射性(半衰期以小时计算)，任何

    一块稍微大一点儿的砹块都会被自身衰变释放出来的热量气化掉。化学

    家猜测它的表面是黑色的，但没有人能够确切知道。

    材料安全数据中没有砹这一项。假如有的话，里面大概会是一连串

    血迹斑斑的“不”字。而我们这个立方体中的砹含量将在短时间内超过有史以来所有提纯

    出来的砹的总量，这里我强调“短时间内”，是因为这个砹块将会迅速变

    成一大团炽热的气体。这股热气本身就会让任何靠近的人三度烧伤，整

    幢建筑也会被夷为平地。之后这团热气会迅速升入空中，同时放出更多

    的热和辐射。

    你刚刚引发的爆炸大小刚好能让你的实验室面临最大量的文书工

    作。如果爆炸规模再小一些，你没准还能够私下摆平；如果规模再大一

    些，城市里就剩不下什么人来看你的事故调查报告了。

    夹杂着砹、钋和其他放射性产物的灰尘和碎片会随着降雨落回地

    面，使得下风处的整块区域完全不适合人类居住。

    而辐射水平也会出奇地高。鉴于每眨一次眼睛需要几百毫秒，你真

    的会在“一眨眼的工夫”里因辐射过量而丧命。

    你的死因将会是“急性严重辐射中毒”，也就是说你其实是被煮熟

    了。

    第七行就更糟了。

    元素周期表的最后一行有各种奇奇怪怪的元素，它们被称为超铀元

    素。在很长一段时间内，这些超铀元素的名字都是些类似

    于“Unununium”的临时名字，但后来它们都渐渐地有了正式的永久名字。

    不过起名字这事儿倒不必着急，因为绝大多数超铀元素非常不稳

    定，它们只能在粒子加速器中制得，存在时间不超过几分钟。如果你有

    10万个(Lv)原子，一秒钟后就只剩一个了，再过几百毫秒就一个都不

    剩了。

    但是对于我们的项目而言，很不幸，超铀元素可不会“轻轻地我走

    了”，它们会衰变。它们中大多数衰变出来的东西还会接着衰变。原子

    序数最高的那些元素的立方体会在几秒内发生衰变，同时释放出惊人的

    能量。

    其结果不会“像核爆一样”，其结果就是核爆。不过，和裂变弹不

    同，它们不会发生链式反应，而就只是一个反应而已，所有衰变都发生

    在一瞬间。

    反应产生的能量会瞬间把你(和剩下的周期墙)烧成等离子体。爆

    炸规模和一次中型核爆炸相当，但释放的放射性尘埃则会比后者糟糕得

    多——元素周期表上那些大杂烩全都在飞速地尽力变成其他什么玩意儿。

    你所在的城市将会升起巨大的蘑菇云，烟柱会借着自身产生的热量

    一直冲上同温层。如果你所在的区域人口密集，那么瞬间造成的人员伤

    亡将会难以计量，而且长期的放射性尘埃带来的后果还会更糟。

    这次的放射性尘埃和普通日常的核爆放射尘10可不一样，这是一个

    还在不停爆炸的核弹。爆炸产生的碎屑会遍布全球，放射性水平将会是

    切尔诺贝利灾难的数千倍以上。你周围的整个区域都会被彻底摧毁，在

    接下去的几个世纪内都寸草不生。

    收集东西诚然很有意思，但当你收集的是化学元素时，你可能不会

    想要全部收集全。

    ————————————————————

    1. 你可以把这些元素想象成危险的、具有放射性的、短命的口袋妖怪。

    2. 在你读到这篇文章时，可能已经开始加入第8行了。如果你在2038年读这篇文章，周期

    表就会有10行。但我们的机器人领主会禁止一切关于此的讨论。3. 这是说，假设它们都处于双原子结构(比如氧气O2和氮气N2)。如果元素立方体是单

    原子结构，它们会在一瞬间组合起来，同时产生数千摄氏度的高温。

    4. 劳维是很棒的药物研究博客In the Pipeline的作者。

    5. 译注：指非常少，只有一点痕迹的计量。

    6. 白磷的这个性质被用到了争议很大的白磷燃烧弹中。

    7a. 在YouTube上搜索“镓渗透”你就会明白这种现象是有多诡异。

    8. 2006年，前克格勃(KGB)特工亚历山大·利特维年科被人用一把顶部涂有钋-210的雨

    伞谋杀。

    9a. 氡是里面最无害的一个了。

    10. 你懂的啦，我们平常拍拍肩抖掉的那玩意儿。大家一起跳

    EVERYBODY JUMP

    Q.如果地球上的所有人都尽可能挤在同一个地

    方，一起跳起，然后全部在一刹那间同时落地，会

    发生什么？

    ——托马斯·贝内(还有很多人)

    A.这个问题是所有提交到我的网站中的问题中问得最多的问题之

    一。之前ScienceBlog.com和Straight Dope1都曾分析过这个问题，运动

    学的部分他们已经讲得很明白了，我这里就不再重复一遍了。不过他们

    并没有告诉你事情的全部。

    我们不妨来仔细分析一下。

    首先，全球的人口都被魔法运输到了同一个地方。

    整个人群的面积和罗得岛的面积相当。不过我们为什么要用“和罗

    得岛的面积相当”这种含糊的说法呢？这是我们的场景，我们说了算。我们就让所有人都真的来到罗得岛上好了。

    随着正午的到来，大家一起跳起。

    和其他地方讨论得到的结果一样，这个举动对地球一点影响都没

    有。地球的质量是所有人类质量的10万亿倍以上。正常人良好发挥时平

    均可以垂直跳起0.5米左右的距离，即使地球是刚体2并能瞬时做出响

    应，它也只会被向下推不到一个原子宽度的距离。

    接下来所有人都落到了地上。严格来说，落地这个过程确实会传递给地球巨大的能量，但是受力

    的面积太大了，产生的影响最多也只是在好多花园里留下一堆脚印而

    已。一股轻微的压力波会穿过北美大陆并消散掉，几乎不会产生任何影

    响。所有人落地时产生的巨大声响可能会持续几秒钟。

    最终，一切都安静下来。

    几秒钟过去了。大家都开始四下环顾。

    尴尬的目光。一些人开始咳嗽。一个人掏出了手机。几秒钟后，余下的50亿人都拿出了手机。所有

    的人，即使手机兼容当地网络的那些人，都将看到手机屏幕上有一句相

    同的话：无信号。所有的手机网络都在史无前例的重压下崩溃了。罗得

    岛外，没人操纵的机器开始慢慢地停了下来。

    罗得岛上位于沃里克的T.F.Green机场每天能够处理的旅客吞吐

    量只有几千人。即使我们能够把一切安排得井井有条(包括派出队伍寻

    找并运回燃料)，机场以500%的运力持续运行数年，也不会有任何可

    见效果。

    就算周围所有机场一起来帮忙，事态也不会有任何缓解，加上当地

    的轻轨系统也是杯水车薪。绝望的人们爬上停泊在普罗维登斯深水港的

    集装箱船，但搜集长途海上航行所需的食物和淡水又是一个巨大挑战。

    人们征用了罗得岛上50万辆私家车帮助疏散，用不了多久，I-95、I-195和I-295公路上将出现史上最严重的交通拥堵。绝大多数汽车中都塞满了人，有一小群幸运的人逃出了罗得岛，开始沿着废弃的道路网去

    往其他地方。

    在汽车耗尽燃油前，一些人把车开到了纽约或者波士顿。由于此时

    几乎是不可能有电力供应的，因而与其花功夫去找一个还能工作的油

    泵，还不如直接抛弃这辆车再去偷一辆车。没有人能阻止你，所有警察

    都还在罗得岛呢!

    岛上的外围人群开始向邻近的马萨诸塞州和康涅狄格州涌去。任何

    两个相遇的人几乎都不可能说同一种语言，也几乎没有人熟悉这片区

    域。整个州变成了由时分时合的社会阶层组成的、混乱无序的群体。暴

    力随处可见，每个人都又饥又渴，杂货店早已被洗劫一空，淡水资源难

    以获取，有效的分配机制也无法建立起来。

    不出几周，数十亿人将在罗得岛上死去。

    幸存者们散布在世界各地，努力尝试在旧文明的废墟之上重建新文

    明。人类不至于灭绝，但人口将会锐减。讽刺的是，地球的轨道没有受

    到丝毫影响，仍然像人类惊天一跳之前那样默默旋转着。

    但至少我们知道了后果。————————————————————

    1. 《芝加哥读者报》上的问答专栏。

    2. 译注：在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体。一摩尔鼹鼠

    A MOLE OF MOLES

    Q.如果你把一摩尔的鼹鼠放到一起会发生什

    么？1

    ——肖恩·赖斯

    A.有点可怕。

    首先我们要弄清一些定义。

    摩尔是一个计量单位，而不是典型的那些单位。它其实就是一个数

    字，就像“一打”或“十亿”那样。如果你有1摩尔的某种东西，那么这意

    味着你有602214129000000000000000个(通常写成6.022×1023)这种东

    西。这个数字无比巨大2，因为它就是用来计算分子数的，而分子可是

    有许许多多的。

    “Mole”也可以指一种会打洞的哺乳生物：鼹鼠。鼹鼠的种类有许

    多，其中有一些看上去非常吓人。3那么一摩尔(602214129000000000000000只)鼹鼠放到一起会是什

    么样的呢？

    首先我们先从一些狂野的近似联想开始。很多时候我在拿起计算器

    进行计算之前，都会先在脑中想一想，这次就是一个例子，我想对这个

    数量有一个大致的概念。在这么大的数字面前，10和1与0.1之间的区别

    已经微乎其微，我们可以近似地把它们认为都是相等的。鼹鼠的体形很小，我可以很轻松地把它们拿起来再扔出去。任何我

    能扔出去的东西重量都是1磅。1磅就是1千克。

    602214129000000000000000这个数字看起来有一万亿的2倍长，所以它

    大约有一亿亿亿这么多。我恰好记得一颗行星的质量也差不多是这么

    重。

    如果任何人提起这种计算方法，千万别说是我教你的。

    这也就意味着1摩尔鼹鼠的大小已经能和行星的大小相媲美了。这

    个估算相当粗略，可能多算或者少算了几千倍。

    让我们用一些精确些的数字。

    一只东部鼹鼠(拉丁学名：Scalopus aquaticus)重约75克，也就是

    说一摩尔的鼹鼠重：

    (6.022×1023)×75克≈4.52×1022千克

    这比半个月球还要重一些。哺乳生物体内很大一部分是水。1千克的水体积为1立方米，所以那

    么多的鼹鼠的体积大约为4.52×1022立方米。你可能发现了我们这里忽略

    了鼹鼠间的空隙，稍后你就会知道为什么要这么做。

    4.52×1022立方米的立方根是3562千米，也就意味着这么多鼹鼠能堆

    成半径2210千米的一个球，或边长2213英里(1英里≈1.6千米)的立方

    体。4

    如果这些鼹鼠被释放到地球表面，它们堆起来能够达到80千米高，差不多已经到了(之前定义的)外太空的最低高度。5

    这个吓人的高压肉柱会抹掉这个星球上绝大多数的生命，这会威胁

    到域名解析系统的完整性，所以在地球上这么干是万万不行的。

    相反，我们可以把鼹鼠都堆在星际空间中。在重力的作用下，它们

    会慢慢聚集成一个球体。肉不怎么能被压缩，所以这个大肉球只会因重

    力作用而缩小一点，最后我们将看到一个比月球稍大一些的鼹鼠星。鼹鼠星表面的重力加速度约为地球的十六分之一，和冥王星差不

    多。起初整个星球的温度都很均匀，差不多比室温高一些，随后重力收

    缩会使内部的温度上升几摄氏度。

    之后事情就变得奇怪起来。

    鼹鼠星说白了就是一个大肉球，其中蕴含着巨大的能量(鼹鼠星所

    含的卡路里足够目前全世界人口吃上300亿年)。一般来说，有机物被

    微生物分解时，会以热量的形式释放出大部分蕴藏的能量。但鼹鼠星大

    部分内核的压强在100兆帕以上，这么高的压强足以杀死任何细菌，并

    把鼹鼠的尸体都蒸熟。这样鼹鼠体内就不存在可以分解鼹鼠肉的微生物

    了。

    在接近表面的地方，压强没有这么高，但还需要面临另一个难题：

    鼹鼠星的内部含氧量非常低。没有氧气，普通的分解过程将无法发生，只有那些厌氧菌才能在这种条件下继续分解。虽然厌氧分解效率很低，但这个过程仍会释放大量热量。这股热量最终会把整个星球都变成一个

    大蒸笼。但分解产物又会反过来限制分解的继续进行。很少有细菌能在超过

    60℃的环境里存活，因而随着温度的上升，细菌逐渐死去，分解进程也

    就慢慢停滞下来。整个星球的鼹鼠尸体会渐渐变成富含有机质的油母

    岩。如果星球的温度继续升高的话，它们最终会变成石油。

    鼹鼠星的外表面会向外辐射热量并冻结起来，冰冻的外壳就像给整

    个星球穿了一件毛大衣一样，会把星球内部和外太空隔绝开来，因而会

    减缓热量向外太空流失的速度。然而在液体内部，热传递的主要形式为

    对流，滚烫的肉浆和像甲烷(以及死去的鼹鼠肺中的空气)这样被困在

    其中的气体形成的气泡会在鼹鼠星的地壳里周期性地翻滚上来，从地表

    猛烈喷发出来并形成“死亡”间歇泉，将无数鼹鼠的尸体抛射出鼹鼠星

    球。

    在经过数百万年的动荡之后，鼹鼠星开始慢慢停息下来，温度也低

    到整个星球都开始冰冻起来。此时由于鼹鼠星内部深处的压强如此之

    大，以至于在冷却的过程中，水结晶成了奇特的冰III和冰V形态，最终

    这些冰块都会变成冰II和冰IX形态6。

    总而言之，这个故事的结局相当凄凉。不过好在有一个更好的结

    局。

    我手上没有全球鼹鼠数量(或者小型哺乳生物的总体生物质量)的

    可靠的数字，但我们不妨认为小鼠、大鼠、田鼠以及其他小型哺乳动物

    的数量约为世界总人口的几十倍。

    在我们的星系中可能约有10亿颗宜居星球。如果我们将来去殖民这

    些星球，几乎一定会带着一些小鼠或大鼠。如果这些星球中有百分之一

    住着和地球上数目相当的小型哺乳生物，那么几百万年后(相对于整个宇宙的进化史来说已经很短了)，所有曾经存活的这些小生物的个数将

    会超过阿伏伽德罗常数7。

    所以如果你想要有一摩尔的鼹鼠，得先造一艘宇宙飞船。

    ————————————————————

    1. 英文mole的两个含义分别是摩尔(计量单位)、鼹鼠。

    2. 一摩尔的数量接近于一克氢中所含的氢原子数。地球上所有的沙粒的数目也恰好很接

    近这个数字。

    3. http:en.wikipedia.orgwikiFile:Condylura.jpg

    4. 这里有一个我以前从来没注意到的巧合：1立方英里约等于4π3立方千米，因而半径为

    X千米的球的体积和边长为X英里的立方体的体积几乎一样。

    5. 译者注：美国定义抵达离地50英里(约80千米)高度的人即可被称为宇航员。后来国

    际航空联合会规定抵达离地100千米(约62英里)高度的人才可被称为宇航员。

    6. 相互之间没有关系。

    7. 译注：每摩尔物质含有的微粒数，即6.022×1023。疯狂电吹风

    HAIR DRYER

    Q.如果把电吹风放在一个密封的一米见方的铁盒

    子里，并且让它不停地吹，会发生什么？

    ——啪嗒龟

    A.一个普通的电吹风功率是1875瓦。

    这1875瓦总得有个地方去。无论盒子里发生了什么，只要有1875焦

    耳的电能被消耗掉了，那么最终就会产出1875焦耳的热能。

    对于所有使用电能的设备来说都是如此，懂得这一点会很方便。比

    如说，有人会担心插在插座上的充电器(没有连充电设备)会浪费电，那么他们的担忧是正确的吗？根据热交换你可以得出一个简单的经验法

    则：如果一个不在充电的充电器摸起来不是很暖手，那么它一天消耗的

    电费不会超过一美分。而对于一个智能手机充电器来说，如果它摸起来

    不暖手，那么它一年所消耗的电力价值不会超过一美分。对于几乎所有

    的电力设备来说，这都适用1。

    现在回过头来再来看这个盒子。

    热量会从电吹风中流出并进入盒子。假设电吹风坚固无比，那么盒

    子的内表面会一直升温，直到外表面的温度达到60℃。在这个温度下，盒子散发热量的速度正好和电吹风发出热量的速度相等，于是整个系统便进入了平衡状态。

    比我爸妈还温暖哎，你是我的新家长啦!

    如果盒子外面有一点微风，或者盒子放在潮湿表面或金属表面上，那么它散发热量的速度会更快，平衡温度会因此降低一些。

    如果盒子是金属做的，那么只要你敢把手放在这60℃的表面5秒以

    上，那么你的手一定会被烫伤。如果是木头做的，虽然你可以摸得时间

    会更长些，但是电吹风出风口对着的那部分木头有着火的危险。

    盒子的内部就像烤箱一样。里面的温度高低取决于盒壁的厚度，盒

    壁越厚或者绝热性越好，温度就能升得更高。其实不用很厚的盒子就能

    产生足够的高温烧毁电吹风了。

    但我们不妨假设电吹风不可摧毁。如果我们真有这么酷的电吹风，只调到1875瓦的功率真是太看不起它了。当18750焦耳的能量流出电吹风之后，盒子的表面将会达到200℃，和一个用中低火烧的平底锅的温度差不多。

    我很想知道这个转盘最高能转到多少。表盘上还空着很多位置呢。

    现在盒子表面的温度已经达到600℃，足以让它放出黯淡的红光。

    如果盒子是铝制的，那么它的内

    部已经开始融化了。如果它是铅质

    的，那么它的外表面将开始熔化。如

    果把它放在木头地板上，那整幢房子

    已经烧起来了。但我们不管周围发生

    了什么，我们的电吹风是不可摧毁的。

    如果你把2兆焦耳(2×106焦耳)的能量注入激光的话，它已经足以

    摧毁导弹了。现在温度达到了1300℃，盒子已经和熔岩差不多热了。

    能不能再给力一点？

    这台电吹风估计已经不符合规范了。

    盒子里已经流入了18×106焦耳的能量。

    盒子表面的温度已经达到了

    2400℃。如果盒子是铁质的，那么它

    早已经熔化了。如果它是由钨之类的

    材料制成的，也许还能撑更长的时

    间。再调高一次功率我们就收手。

    187兆瓦(187×106瓦)的功率足以让盒子发出白光。没有多少种材

    料制成的盒子能承受这样的高温，所以我们得假设盒子也是不可摧毁

    的。

    地面已成一片岩浆。

    不幸的是，地板不是不可摧毁的。

    但在它烧穿地板之前，有个人在它底下扔了个装满水的气球。水蒸

    气产生的冲击力会把盒子炸飞到外面的人行道上。2

    功率达到1875兆瓦(收手什么的是骗你的啦)。如果《回到未来》

    这部电影中说的是真的，电吹风已经产生了足够回到过去的功率。现在盒子发出的光线足以亮瞎你的双眼，而且由于其释放出来的巨

    大热量，你只能待在数百米之外。盒子周围是越变越大的岩浆池，任何

    距离50～100米之间的物体都燃起了熊熊大火。热量和烟尘直冲云霄，盒子底部的气体不断爆炸让盒子飞上了天。它在哪里掉下来，哪里就开

    始着火，并形成新的岩浆池。

    我们继续转动旋钮。

    疯狂电吹风功率已经达到18.7吉瓦(18.7×109瓦)!盒子周围的环

    境已经接近航天飞机发射时发射架底板附近的环境了。盒子开始在它自

    己形成的强烈上升气流中上下翻腾。1914年，H.G.威尔斯在他的著作《获得自由的世界》中假想了

    像现在这个样子的一个装置。他描述说那是一种炸弹，它不是只爆炸一

    次，而是不停地爆炸，就像在城市中心地带引起无法扑灭的大火缓缓燃

    烧的炼狱一样。这个故事预见了30年后原子弹的诞生。

    盒子现在在空中飞来飞去。一旦它接近地面，受到炙烤的地面产生

    的气流又会将它送回空中。

    1.875太瓦(1.875×1012瓦)的功率是什么概念？想象一下每秒有一幢房子那么大的TNT炸药在你身边爆炸的样子。

    一连串的火焰风暴——大量的火焰产生的风力系统能够维持其自身

    继续燃烧下去——在地球表面肆虐。

    新的里程碑：现在电吹风消耗的能量已经不可思议地超过了地球上

    所有其他电器消耗的能量总和。

    现在在高空中乱飞的盒子每秒放出的能量相当于每秒引爆3次“三位

    一体”核试。

    接下去会发生什么已经显而易见了。这玩意儿会在大气层里乱飞，直到最终毁掉地球。

    让我们想想别的。

    当盒子经过加拿大北部时，我们将旋钮调到零。随着急速冷却，盒子开始坠落，伴随一股水汽落在大熊湖里。

    然后……

    功率调节旋钮转到了11拍瓦(11×1015瓦)。

    先讲一个小故事：

    人造物体最快速度的官方纪录是由太阳神2号探测器创造的，它在

    围绕太阳飞行时达到了每秒约70千米的速度。但是这一纪录的真实持有

    者，可能是一个2吨重的金属井盖。

    这个井盖放在一口竖井的顶部，底下是洛斯阿拉莫斯国家实验室的

    一个地下核爆测试地，而这次试验是普拉姆勃勃行动(Operation

    Plumbbob)的一部分。当1千吨当量的核弹在底下爆炸后，这玩意儿事实上就变成了核能土豆加农炮，井盖瞬间拥有了巨大的能量。装在盖子

    上的高速摄像机只来得及拍摄到一帧井盖向上运动的图像，然后它就消

    失了——这说明井盖的移动速度最少是每秒66千米。人们再也没能找到

    这个井盖。

    每秒66千米差不多是逃逸速度的6倍，但与人们普遍猜测的结果不

    同，井盖不太可能进入太空。根据牛顿的近似冲击深度算法，井盖要么

    由于与空气撞击而被彻底破坏，要么就会因空气阻力速度慢下来而掉回

    地球。

    当我们重新打开电吹风时，原本在湖水里漂动的盒子也经历了相似

    的过程，盒子底部炽热的水蒸气向外膨胀。随着盒子飞到空中，整个湖

    泊的表层水都会汽化，而水蒸气在巨量辐射的作用下转变为等离子体，从而使盒子进一步加速。

    (感谢哈德菲尔德指挥官提供图片)

    与之前和大气层猛烈碰撞的井盖不同，巨量的辐射会加热井盖周围

    的空气，形成一个不断膨胀的等离子体气泡，在这个气泡中飞行阻力极小。盒子很轻松地就飞出了大气层，继续一路向外飞，看起来会逐渐

    从“第二个太阳”变成一颗“矮星”，并消失在我们的视野之外。加拿大西

    北地区大部分地方都会燃起熊熊大火，但地球不至于毁灭。

    不过，大概会有几个人希望我们还不如毁灭了好。

    ————————————————————

    1. 只要你没把充电器连上充电设备就行。因为一旦充电器连上了某个设备，比如智能手

    机或笔记本电脑，那么电力就会从墙里通过充电器流入充电设备。

    2. 注意：如果你某天和我一起被困在着火的建筑里，然后我提出一个我们该怎么逃出去

    的想法，你最好忽略我。那些古怪而又让人忧心的问题合集

    二

    WEIRD(AND WORRYING)QUESTIONS

    FROM THE WHAT IF？INBOX，2

    Q.向切尔诺贝利反应堆里倒反物质能够阻止它熔

    毁吗？

    ——A.J.

    Q.哭多了会导致身体脱水吗？

    ——卡尔·维尔德穆特最后的人类之光

    THE LAST HUMAN LIGHT

    Q.如果所有人类都消失了，那么最后一个人造光

    源会何时熄灭？

    ——阿兰

    A.“最后的人造光源”这一头衔有好多竞争者呢。

    艾伦·韦斯曼在2007年出了一本很棒的书，名字叫《没有我们的世

    界》。这本书详尽地探讨了在人类突然消失后地球上的建筑、道路、摩

    天大楼以及动物们都会经历什么。2008年推出的一部电视剧《人类消失

    后的世界》也讨论了相同的情景。不过这两者都没有回答你提的这个问

    题。

    那我们就先从简单的入手：绝大多数灯都撑不了多久，因为主要的

    电网会很快崩溃。供应世界大部分电力的化石燃料发电厂需要持续的燃

    料补给才能源源不断地发电，而供应链需要人类来作决策。没有了人类，电力需求也会下降，但恒温器仍会继续工作。随着火

    电厂在最初的几个小时内停转，剩下的发电厂开始共同承担电力缺口。

    这种调控过程即使在有人监管的时候也是十分困难的，因而结果就是剩

    下的发电厂也接连迅速地陷入停顿，造成主要电网完全停电。

    然而，很多地方不需要外部电网供电也能正常工作。让我们选取其

    中几个例子，看看它们会在什么时候熄灭。

    柴油发电机

    许多偏远的社区(比如那些在偏僻小岛上的社区)的电力来源于柴

    油发电机。只要柴油不用完发电机就能一直输出电力，它所能坚持的时间一般在几天到几个月之间。

    地热发电厂

    无须人类供给燃料的发电站，相对来说处境要好一些。地热发电厂

    由地球内部的地热驱动，可以在无人监控的情况下运行一段时间。

    根据冰岛史瓦森吉岛上地热发电厂的维护日志，操作人员需要每6

    个月就更换一次齿轮箱中的机油，并给所有发电机和链接机构涂上润滑

    油。没了人类来进行这些维护性操作，这些发电厂可能还会继续运行数

    年，但最终会因部件生锈损坏而停止工作。

    风力发电机

    依靠风力发电机的人们处境会比大多数人强。风力发电机设计之初

    就是按照不需持续维护的标准来设计的，原因很简单：风力发电机数量

    太多，而且爬到顶上去维护很累人。

    一些风车可以在无人干预的情况下运行很长一段时间。丹麦的盖泽

    尔风力发电机建造于20世纪50年代末期，在无人维护的条件下连续工作

    了11年。现代的风力发电机的标准是不需维护正常工作3万小时(3

    年)，其中肯定会有一些发电机能够连续运转几十年。而在这些发电机

    中，肯定在某个地方至少有一个显示状态的LED灯。

    但到头来，大多数风力发电机还是会慢慢停止工作。原因和地热发

    电厂类似：发电机的齿轮箱坏了。

    水力发电站通过将水的势能转化成电能的水力发电站能够继续运行很长一段时

    间。历史频道播放的《人类消失后的世界》中节目组询问了胡佛大坝的

    一位操作员，他表示即使所有人员立即撤离，整个发电站还是能在自动

    运行模式下继续工作数年。水力发电站最终也会停止工作，原因不外乎

    进水口堵住了，或是和风力发电机或地热发电厂一样遇到了机械故障。

    电池

    靠电池发光的灯会在一二十年内

    全部熄灭。即使没有连接任何用电

    器，电池自身也会慢慢放电。某些品

    种的电池电力会比其他电池的电力更

    加持久一些，但即使号称“电力持

    久”的电池也会在一二十年的时间内

    流失完所有电能。

    当然也有一些例外。在牛津大学克拉伦登实验室中有一个靠电池驱

    动的电子钟，自1840年来一直在发出声响。不过这个声响太过轻微，每

    次振动响板只消耗极少电量，因而人耳几乎听不到。没有人确切知道它

    用的到底是什么电池，因为没人打算把它拆开来一探究竟。

    欧洲核子研究组织的物理学家们是这么检测牛津电子钟的。可惜，这个电子钟上没有灯泡。

    核电站

    核电站有些难说。如果核电站进入低功率模式，那么它们几乎能够

    无限期地运行下去，因为核燃料的能量密度实在是太高了，正如某网络

    漫画所展现的：

    不幸的是，虽然燃料足够，核电站仍然撑不了多长时间。只要有什

    么零部件损坏，反应核心就会自动关闭。自动停堆会很快发生，因为很

    多事件都能触发这一行为，不过最有可能的诱因是外部供电中断。

    你可能觉得发电厂要外部供电才能运转这一点很不可思议，但核电

    站的控制系统的设计宗旨即为任何一处系统失灵都会导致这个发电站迅

    速关闭，这一过程叫作“紧急停堆”(SCRAM)1。当外部能源消失时，不管是因为别的电站都关闭了还是自带备用发电机的燃料耗尽，都会导致反应堆停工。

    太空探测器

    在所有人造物体中，太空飞船应该会是最能抵抗时间侵袭的东西。

    一些探测器能够在太空中保存几百万年，不过探测器上的电力系统可支

    撑不了这么长的时间。

    几个世纪后，火星探测器就将被火星尘土所掩埋。到那时，大多数

    卫星都已经随着轨道高度的衰减而落回地球。GPS卫星在更高的地球轨

    道上，能够坚持的时间也更长，但随着时间的推移，再稳定的轨道也会

    受到月球和太阳的干扰。

    许多太空飞船的电力都来自太阳能面板，还有一些则靠放射性物质

    衰变获取电力。比如说火星探测器“好奇号”就是靠一根小棒末端连着的

    容器中的一块钚衰变释放的热量驱动的。

    “好奇号”上配备的放射性同位素热电式发电机(RTG)可以持续供电一个世纪以上，最终它输出的电压将低到不足以维持探测器继续运

    行，但在此之前，其他部件可能早就已经损坏了。

    看上去“好奇号”很有潜力，但有一个问题：没有灯光。

    “好奇号”确实有光源，用来照亮样本或进行光谱分析。但这些灯只

    会在进行测量工作时打开，没了人类控制中心的指令，这些灯不会自己

    亮起来。

    除非有人在飞船中，否则一般太空飞船不需要很多的灯。20世纪90

    年代探索木星的“伽利略号”探测器在它的飞行数据记录仪中安装了一些

    LED灯，但这些LED灯发出的是红外线而不是可见光，因而把它们叫

    作“灯”有些不太合适。而且不管怎么说，2003年人们操纵“伽利略号”探

    测器故意让其坠毁于木星表面。2

    其他一些卫星也装有LED灯。比如一些GPS卫星会用紫外LED灯来

    控制设备的电荷聚积，这些灯的电力来自太阳能电池板。理论上来讲，只要太阳一天不熄灭，这些灯就能一直亮下去。不幸的是，大多数的灯

    可以坚持的时间甚至还不如“好奇号”，最终它们都会被太空垃圾撞毁。

    但别忘了太阳能电池板不只是用在太空中。

    太阳能

    在偏远地区的路边，经常可以看到的紧急通话盒通常都是由太阳能

    驱动的。盒子上面一般都装有灯具，用于在晚上产生照明。

    和风力发电机一样，这些电话盒维护起来很困难，因而在最初就被

    设计成能使用很长时间。只要不受灰尘和碎屑的干扰，只要连接其中的电子元件不损坏，太阳能电池板就一

    直能够发电下去。

    太阳能电池板的导线和电路最终

    都会因腐蚀而损坏。但在一些干燥的

    地方，只要电器元件质量过硬，并且

    能依靠偶尔的微风和雨水清除积灰，这些太阳能电池板就能够毫无压力地

    持续供电长达一个世纪。

    如果我们严格定义“人造光源”，那么毫无疑问，偏远地区靠太阳能驱

    动的灯会是坚持时间最久的人造光

    源。3

    但别忘了还有另一个不太常见的

    竞争者。

    切伦科夫辐射

    一般而言，辐射是不可见的。

    一些手表的表盘上镀有化学元素

    镭，它能发出淡淡的亮光。然而这种

    亮光并不来源于放射性本身，而是来

    自镭上的一层磷光涂料，当这种涂料

    受到放射性物质的照射时就会发出光

    亮。随着时间的推移，这层涂料会慢慢失效。虽然表盘本身还是在不停地

    释放射线，但它再也不会发光了。

    然而表盘并不是唯一的辐射发光

    源。

    当放射性颗粒穿过水、玻璃等材

    料时，它们会发光，原理类似于超音

    速产生的音爆——只不过声波换成了

    电磁波。这种光芒被称为“切伦科夫

    辐射”，在核电站堆芯你可以看到它那标志性的蓝色辉光。

    一些放射性废料，比如铯-137，会被融化然后混入玻璃中，冷却后

    形成的固体块会被包裹在更多层的保护层中，这样这些放射性废料就能

    被安全妥善地运输和储存。

    在黑暗中，这些玻璃块会发出蓝色的微光。

    铯-137的半衰期为30年，因而两个世纪后它仍然在发出蓝光，但放

    射性水平将只有起初的1%。由于光的颜色取决于衰变的能量，而与辐

    射量无关，因此它的亮度会随着时间的推移而慢慢黯淡下来，但仍然会

    保持蓝色。

    因此，我们终于知道了答案：几百年后，在那些混凝土保管库的深

    处，那些最具毒性的放射性废料仍然会发出幽幽的蓝光。————————————————————

    1. 当恩里科·费米参与建造第一座核反应堆时，他把控制棒用绳索悬挂在顶部的横杆上。

    一旦出现什么闪失，站在横杆旁边的另一位杰出的物理学家就会挥动斧头砍断绳索释放控制

    棒。因此有了一种(大概是假的)说法，说SCRAM的意思是“安全控制棒旁拿斧子的

    人”(Safety Control Rod Axe Man)。

    2. 这次故意坠毁的目的是安全地焚毁这颗探测器，这样它就不会在无意之中让地球细菌

    污染附近的几颗卫星(比如满是水的欧罗巴)了。

    3. 苏联建造了一些靠放射性衰变驱动的灯塔，但目前它们都已经不运作了。机枪飞行背包

    MACHINE-GUN JETPACK

    Q.用一挺向下射击的机枪能做出一个飞行背包

    吗？

    ——罗布·B

    A.我很惊讶地发现，答案是肯定的!不过要真的想把它做出来，你

    还得去向俄国人讨教一下。

    这东西的原理相当简单：如果你朝前方开枪，枪的后坐力会把你往

    后推。因而如果你向下开枪，那么后坐力就会把你往天上推。

    那么我们要弄清楚的第一个问题是：枪产生的后坐力能够抵消自己

    的重量吗？如果一把机枪重5千克，但只能产生折合4千克的后坐力，那

    么它就没办法把自己推离地面，更不用说再算上开枪的人了。

    在工程领域里，一个飞船的推力和自身重力的比值被称为推重比。

    如果这个比值小于1，那么飞船就飞不起来。“土星五号”在起飞时的推

    重比约为1.5。

    虽然我在南方长大，但对于枪支却不怎么了解，因而为了回答这个

    问题，我找了一个在得克萨斯的熟人帮忙。1

    警告：请你千万不要在家里尝试这么做!通过测试我发现AK-47步枪的推重比在2左右，换言之，如果你把

    枪口立在地上，然后拿胶带把扳机缠住，那么整支枪就能飞起来。

    但并不是所有机枪都有大于1的推重比，比如M60机枪的后坐力大

    概就不足以把它自己推离地面。

    火箭(或射击中的机枪)所能产生的推力取决于：(1)它能向后

    抛射出多少质量；(2)抛射出东西的速度有多快。推力等于这两个量

    的乘积。

    推力＝抛射质量的效率×抛射物的速度

    如果AK-47能在一秒内以715米秒的速度射出10发8克的子弹，那么

    产生的推力为：

    10子弹秒×8克子弹×715米秒＝57.2牛≈6千克重力

    而一把AK-47装满子弹的重量也不到5千克，因而它能够飞起来并向上加速。

    在实际情况中，产生的推力还会

    比计算值大30%左右。原因在于枪口

    发射出来的不只是子弹，还有炽热的

    气体和炸药碎片。这些额外推力的大

    小取决于枪支和弹药的种类。

    整体的推进效率还取决于弹壳是

    不是也随着子弹发射一起抛出去了。

    我问我那位得克萨斯的哥们儿能不能

    帮我称一下弹壳的重量，当我发现他

    家里似乎没有秤之后，我善意地提醒

    他，以他家里的军火库规模，去找一

    个家里有秤的人就好了。2

    那么对我们的飞行背包来说这意

    味着什么呢？

    意味着AK-47能够腾空而起，但

    它的运载力不足，最多能再带一只松

    鼠。

    我们可以试试把许多把枪拼在一

    起。如果我们拿两把枪朝地面开枪，那么就会有2倍的推力。如果每把枪

    除了自身重力之外还能额外运载2千克的东西，那么2把枪就能带动一个

    4千克的东西。都说到这份儿上了，你也肯定已经知道接下来我们要干什么了：

    你今天去不了太空

    如果我们能把足够多的步枪绑在一起，那么搭载的那个人的重量就

    无关紧要了，因为他的体重已经分散到大量的枪身上去了。随着步枪数

    量的增加，由于这个装置本质上还是许多独立的步枪的并联，因而整体

    的推重比会渐渐趋近于一把不搭载负载的枪的推重比。

    但还有一个问题：弹药数量。一把AK-47步枪只能装弹30发，以每秒10发的速度来算，这把枪只

    能提供3秒的加速度。

    我们可以通过携带更多的弹药来克服这一缺点，但是这个方法有一

    个上限。你会发现当你携带超过250发子弹后，再继续增加子弹数将不

    会再给你带来任何好处，原因在于火箭科学中一个基础却重要的问题：

    燃料会增加你的重量。

    每枚弹丸质量8克，整颗子弹(弹丸、弹壳、火药、底火……加起

    来)质量超过16克。如果你携带超过250发的弹药，那么你的AK-47就

    会因过重而无法飞起来。

    这意味着最佳配置是一大把(至少25把，最好超过300把)各携带

    250枚弹药的AK-47步枪，这个配置能让你的飞船加速至接近每秒100米

    的速度，你能飞上500多米的高空。

    所以至此，罗布的问题已经有了答案。只要你有足够多的机枪，你

    是能够飞起来的。

    但我们的AK-47步枪显然不是制作飞行背包的理想武器，能不能再

    给力一点儿？

    我的朋友推荐了其他一些机枪，我也一一进行了计算。有些表现很

    好，比如重机枪MG-42，它的推重比要比AK-47更高一些。

    接下来就轮到大家伙了。

    GAU-8复仇者多管机炮能在1秒内射出60枚0.5千克的炮弹，它产生

    的后坐力将近5吨。这个后坐力是相当恐怖的，因为搭载它的A-10雷电

    攻击机的2个引擎每台只能产生4吨的推力。如果你在A-10上装上2台机炮，油门全开并同时向前开火，那么机炮会赢过引擎，飞机将会向后加

    速。

    换个角度，如果我把GAU-8装在我的车上，车子挂空挡停着，然后

    开始向后开火，那么我会在3秒之内超过美国州际公路的速度限制(约

    110千米小时)。

    “其实我更想知道你要怎么把我拦下来。”

    虽然这炮拿来做阵列火箭引擎会很不错，但俄罗斯人还有更好的东

    西。格里亚泽夫-希普诺夫GSh-6-30加特林机炮的重量只有GAU-8的一

    半，但射速更高，它的推重比接近40。这意味着如果你朝地面开火的

    话，除了会有一股急速膨胀的致命金属碎片云，你还会以将近40倍重力

    加速度腾空而起。

    GSh-6-30的后坐力过于恐怖，即使是牢固地安装在飞机上，后坐力

    产生的加速度仍然是个很大的问题。

    后坐力……仍然容易对飞机造成损伤，即使把射速降低到

    每分钟4000发也没有多大改观。在开火之后着陆灯几乎每次都

    被毁了……连续发射超过30发就会因过热而发生故障……——格雷格·戈贝尔，airvectors.net

    但是如果你设法把人类乘客安置好，建造出一个强度足够承受这么

    大加速度的飞船，把GSh-6-30包裹在气动外壳里，然后确保它能妥善地

    冷却…………那么你就能飞越重山啦。

    ————————————————————

    1. 从他堆在家里用来给我测试的弹药数量来看，得克萨斯很明显已经变成某种程度上

    的“疯狂的麦克斯”式的后末日战争区了。

    2. 最好是家里没这么多军火的。匀速上升

    RISING STEADILY

    Q.如果你突然开始以每秒1英尺(约30厘米)的

    速度上升，你会怎么死？你会先被冻死还是因窒息

    而死？还是有其他死法？

    ——丽贝卡·B

    A.你带大衣了吗？

    每秒1英尺这个速度并不快——一部普通电梯的速度都比它快。你

    要花上5～7秒才能让别人伸手够不着，这取决于你的朋友们有多高。30秒后，你的高度是30英尺(9米)。如果你把书翻到第172页，你

    会发现这也是你的朋友能扔给你三明治或水瓶或其他什么东西的最后机

    会了。1

    一两分钟后，你已经高于树梢了。你感觉和地上差不多，都很舒

    服。如果当天有风，那么树梢上方更稳定的风很可能会让你感觉有些

    冷。2

    10分钟后，你会超过大多数摩天大楼的高度。25分钟后，你已经比

    帝国大厦的尖塔还高了。这里的空气要比在地面的稀薄3%左右。幸运的是，你的身体整天

    都在应付这样的气压变化。你的耳朵可能会有点痛，但除此之外你不太

    会意识到其他东西。

    气压会随着高度而大幅变化。不管你信不信，当你站在地面上时，1米之内的气压都能差出到可测量的程度。如果你的手机内置气压计

    ——许多智能手机应该都内置了——你可以下载一个应用来测一下你脚

    附近的气压比头附近高多少。

    每秒1英尺差不多就是每小时1千米，所以1个小时后，你差不多就

    是离地1千米了。此时此刻，你开始感觉有些冷了。如果你穿着一件外

    衣那还好，但你会感觉到风在变大。

    2个小时后，你已经达到了约2千米的高度，温度也降到了冰点以

    下。风速很有可能在继续增加，如果你有一部分皮肤暴露在外，那么你

    就要开始担心冻疮了。

    从此时起，气压将会降到比客机机舱还低的程度3，这时很多低压

    后果会变得严重起来。但如果你没有一件保暖的衣服，低温才是最大的问题。

    在接下来的2个小时内，空气温度也跌到0℃以下4，5。现在即使你

    没有窒息而死，那么用不了多久你就会被冻死。不过要等到什么时候

    呢？

    在冻死这个话题上最有发言权的应该要数——毫不意外——加拿大

    人了。论及人类在寒冷空气中的存活情况，最广泛使用的模型正是由加

    拿大国防与民用环境医学研究所的彼得·蒂克西斯和约翰·弗里姆提出

    的。

    根据他们的模型，你的死因很大

    程度上取决于你穿的衣服。如果你赤

    身裸体，你会在第5个小时前后因低

    温症而殒命，而此时你身体里的氧气

    还没用尽呢。6如果你被温暖的衣服

    裹得严严实实，你会有一些冻疮，但

    应该还活得下去…………直到你来到死亡区。

    在8000米以上——地球上只有少数几座山有这么高——空气中的氧

    气含量不足以支持人类生存。在这个区域附近你会感受到许多不同的症

    状，其中可能包括迷糊、眩晕、迟钝、视力障碍和恶心。

    当你向死亡区继续靠近时，你血液中的氧气含量开始大幅跳水。血

    管本应将低氧气含量的血样带回肺中，然后补充新鲜氧气。但在死亡

    区，空气中的氧含量太少，以至于你血管中仅有的氧气会往外跑而不是

    吸收氧气。后果就是你会迅速丧失意识，然后死亡就会到来。这大概发生在第

    7个小时前后，你很难撑到第8个小时。

    他生前和死后没什么区别，都在以每秒1英尺的速度上升。

    200万年后，你那冰冻的尸体还在以每秒1英尺的速度运动，它将会

    穿过日球层顶(heliopause)进入星际空间。

    发现冥王星的天文学家克莱德·汤博于1997年去世。他的一部分骨

    灰由“新地平线”号宇宙飞船搭载，飞船在飞越冥王星后将继续向太阳系

    外进发。

    的确，你那每秒1英尺的旅程又冷，又不舒服，死得也很快。但当

    太阳在40亿年后变成红巨星并将地球吞噬时，你和克莱德将会成为唯一

    逃出去的人类。

    所以，你死而无憾了。————————————————————

    1. 虽然这些东西还是没法让你活下来，不过……

    2. 这篇文章中假设的是“典型”的大气层温度分布，当然，具体情况差异会很大。

    3. 根据我手机中气压计的数据，客机机舱一般加压到70%～80%的大气压。

    4. 摄氏度和华氏度都行。

    5. 当然不能用开尔文。

    6. 我想知道这个结果是怎么通过实验做出来的……那些古怪而又让人忧心的问题合集

    三

    WEIRD(AND WORRYING)QUESTIONS

    FROM THE WHAT IF？INBOX，3

    Q.以人类现有的知识和能力，有没有可能造出一

    颗恒星来？

    ——杰夫·戈登

    Q.如果试图招募一支黑猩猩军队，你会遇上什么

    后勤难题？——凯文

    Q.如果人类长出了轮子并且能在空中飞翔，那么

    要怎么把他们和飞机区分开来？

    ——匿名提问者太空潜水艇

    ORBITAL SUBMARINE

    Q.核潜艇在近地轨道太空中能坚持多久？

    ——贾森·拉思伯里

    A.潜艇本身不会有什么问题，但里面的艇员可就有麻烦了。

    潜艇不会在太空中爆炸。潜艇的外壳强度足以承受50～80倍大气压

    的外部水压，所以承受内部的一个大气压对它来说根本不是问题。

    潜艇的整个艇体应该是气密的。虽然水密并不意味着它能防止气体

    泄漏，但潜艇能在50个大气压下保证不漏水这一事实，应该能够说明至

    少空气不会泄漏得太快。潜艇上或许会有一些专门设计用来释放空气的

    单向阀门，但总体来说潜艇应该算是密封的。

    艇员面对的问题显而易见：空气。

    核潜艇使用电力从海水中提取氧气。但在太空中没有水，因而也没

    法用来产生更多的空气。潜艇上备有一些应急的氧气储备，可以供艇员

    用上几天，但最终他们还是会面临氧气用尽的困境。

    他们可以使用反应堆来保持温暖，不过他们需要小心掌握好尺度，因为海洋比太空更“冷”一些。严格来说，这句话是不对的，所有人都知道太空非常寒冷。太空飞

    船在太空中过热的原因在于太空的热传导性能不如海水，所以热量在太

    空飞船中聚积的速度比在海里的更快。

    但如果你在咬文嚼字上更进一步，这句话也是正确的。海洋确实要

    比太空更冷。

    星际空间非常寒冷，但在太阳(或地球)附近其实是非常热的!之

    所以太空看起来没有那么热，是因为“温度”的定义在太空中有点不那么

    适用。太空很冷，是因为它太空了。

    温度描述的是一堆粒子的平均动能的大小。在太空中，一个个分子

    都有着很高的分子平均动能，只是它们数量太少影响不到你。

    在我还小的时候，我家地下室里有一个机械小作坊。我记得我曾经

    看着我爸使用一台金属研磨机，每当金属接触砂轮时都会有四散飞溅的

    火花，许多火花飞到了他的手上或衣服上。我当时不能理解为什么我爸

    不会受伤，因为那毕竟都是几千摄氏度的火花。后来我才知道火花不会伤人的原因是它太小了，它所携带的那一丁

    点儿的热量会被人体吸收，只影响到极小一部分皮肤。

    太空中那些“热”分子就像我爸作坊里的火花，它们可能很热也可能

    很冷，但它们的体形过于微小，就算碰到了也不会对你产生多大影

    响。1相反，潜艇里是变热还是变冷则取决于产生多少热量，以及你能

    多快地把这些热量排出去。

    现在你的周围没有一个温暖的环境能把热量辐射回来，因此你通过

    辐射流失的热量会比在正常情况下快许多。不过没有了周围的空气从你

    体表带走热量，你因对流而流失的热量也同时减少了。2对于大多数载

    人飞船来说，后者更值得关注。他们要面临的最大问题不是保持温暖，而是保持凉爽。在水温为4℃的海洋中，核潜艇显然有能力在舱内维持一个可供生

    存的温度。不过要想在太空中维持这个温度，处于地球的阴影中时，潜

    艇流失热量的功率约为6兆瓦，而艇员们散发热量的功率只有20千瓦，就算加上太阳直射时的几百千瓦日暖3也不够，所以他们必须打开反应

    堆来供暖。4

    为了脱离地球轨道，潜艇需要把速度降到足够低的程度，这样才能

    重返大气层。但没有火箭，它无法完成。

    好吧，严格地来说，潜艇上是有火箭的。

    不幸的是，潜艇上的“火箭”的朝向不对，没法把潜艇推离轨道。火

    箭靠自身携带的燃料推进，意味着发射火箭的后坐力极小。当枪射出子

    弹时，枪其实在把子弹向前推。但如果是火箭的话，你只是启动了火

    箭，然后它就自己飞走了。发射艇载导弹并不能向前推动潜艇。但如果你不发射的话却可以。

    如果把现代核潜艇中搭载的弹道导弹从发射管中取出来，调个头再

    塞回发射管中并点火，那么每枚导弹都能使潜艇的速度提升改变约每秒

    4米。

    典型的脱离轨道机动需要使速度降至大约每秒100米，这意味着“俄

    亥俄级”核潜艇上搭载的24枚“三叉戟”导弹就足够使自己脱离地球轨道

    了。

    脱离轨道后，由于潜艇并不配备散热用的隔热瓦，在超音速下也不

    具有空气动力稳定性，因而它将不可避免地开始翻转并在空中解体。

    如果你能挤进一个正确的缝隙中，并且把自己绑在加速度座椅上，那么你有很小很小很小的几率能够撑过剧烈的减速阶段。之后你需要在

    潜艇撞击到地面之前带上一个降落伞跳出残骸。如果你真的打算这么做(我并不推荐)，有一个绝对重要的事情你

    需要牢记在心：

    记得解除导弹上的引爆装置。

    ————————————————————

    1. 这也是为什么即使火柴和火炬的火焰温度差不多，在电影中你只会看到那些大块头们

    用手一捏就能灭了火柴，但绝不会看到他们对火炬做同样的事情。

    2. 通过热传导流失的热量也变少了。

    3. apricity，这是我最喜欢的一个英文单词，它的意思是冬日里的阳光。

    4. 当他们朝太阳方向运行时，潜艇的表面会升温，但整体热量流失的速度仍然大于热量

    获取的速度。2 译者注：来自《吉屋出租》(Rent)，剧中一首歌问：“一年要如何衡量？”回

    短回答环节

    SHORT-ANSWER SECTION

    Q.如果我的打印机能够打印出纸币，这会对世界

    有多大影响？

    ——德雷克·奥布里安

    A.在一张8.5英寸×11英寸1的信纸上能够放下4张纸币。

    如果你的打印机1分钟能够打印

    出1张纸大小正反面高质量全彩色图

    像，那么一年下来就能印出2亿美

    元。

    这些钱足够让你过上富裕的生

    活，但对于全球经济来说简直是九牛

    一毛。全世界在流通的100美元纸币

    有78亿张，一张100美元纸币的使用

    时间大约为90个月，所以每年要印刷

    约10亿张百元大钞，而你自己印出来

    的额外的200万张基本没人会注意

    到。

    Q.如果你在台风眼里引答之一是：“525600分钟。” 爆一颗核弹会发生什么？

    风暴中心会被立刻气化

    吗？

    ——鲁珀特·班布里奇(以及其他许多人)

    A.许多人都提过这个问题。

    令人意外的是，美国国家海洋和大气管理局——同时也是管理国家

    飓风中心的组织——也多次被问到这个问题。后来他们也受不了了，于

    是发表了一个回复。

    我建议你把那份回复完整地看一遍，2a

    但我相信回复中第一段的最

    后一句话已经很好地给出答案了：

    “不用说，这不是一个好主意。”

    美国政府的一个部门居然对“向飓风发射核弹”这一问题发表了官方

    看法，这很是让我开心。

    Q.如果每个人都在自家和商店的落水管底部装上

    小型涡轮发电机，这样能够产生多少电力？产生的

    电力能够赚回安装发电机的钱吗？

    ——达米安A.在像阿拉斯加东南部那样多雨的地方，年平均降水量接近4米。

    水力发电机效率很高，如果占地140平方米的房子在离地5米的地方开槽

    收集雨水，那么平均下来发出的电力还不到1瓦，由此节省下来的钱最

    多只有：

    1500平方英尺×4米年×1千克立方米×9.81米秒3×5米×15美分千瓦时＝

    1.14美元年

    截至2014年，有记录的最大降雨量发生在1947年，美国密苏里州的

    霍尔特在42分钟内降雨量高达30厘米。在这42分钟里，我们假想屋子里

    的发电机理论上能够发出800瓦的电力，也许能够驱动屋子里的所有东

    西。那其他时候呢？差远了。

    如果一个发电机价值100美金，那么住在美国最多雨的地方(阿拉

    斯加凯奇坎)的人们或许能在一个世纪内赚回这些钱。

    Q.如果只用可以读得出来的字母组合，给宇宙中

    每颗星星都用一个单词起一个独一无二的名字，那么这名字会有多长？

    ——谢默斯·约翰逊

    A.宇宙里大约有300000000000000000000000颗行星。如果你通过交

    替使用元音和辅音的方法(当然有更好的制造可读单词的办法，但是这

    样就够了)拼出一个可读的单词，那么每增加一对元音辅音字母就能使

    你能命名的名字数量扩大105倍(21辅音×5元音)。而由于数字的信息

    密度与之相近(每一对数字就有100种可能)，这意味着名字的长度会

    和星星数量不相上下：

    我们用约瑟夫拜登给星星命名3

    我做数学时喜欢那些需要数打印在纸上的数字有多长的题目(本质

    就是估算以10为底的对数的大小)，这个方法确实可行，但总觉得怪怪

    的。

    Q.我有时骑自行车去上课，但在冬天骑车实在是

    太冷了。如果我想让皮肤像太空飞船重返大气层时

    那样暖和起来，那么我需要骑多快？

    ——大卫·纳伊

    A.重返大气层的太空飞船表面温度上升，是因为它压缩了前方的空气，而不是像大多数人认为的那样是由于空气“摩擦”。

    要想把你面前那层空气的温度提高20℃(足够从冰点上升到室

    温)，你需要骑到每秒200米。

    目前最快的人力车是包裹在流线型空气动力学外壳里的躺式自行

    车，这种自行车的速度最快能达到将近每秒40米，再快人力就已经不足

    以抗衡空气阻力了。

    由于空气阻力正比于速度的平方，因而要想再提高速度将会变得极

    为困难。以每秒200米的速度骑行所需要的动力是以每秒40米速度骑行

    时所需动力的25倍。

    在这样的速度下，空气产生的加热效应已经不是你需要担心的东西

    了——简单计算一下就可以发现如果你的身体要产出这么多的能量，那

    么你的核心温度将在几秒钟内上升到致命的程度。

    Q.整个互联网占据多少物理体积？

    ——马克思·L

    A.有很多种方法可以估算互联网上所有存储的信息的多少，我们可

    以通过全世界存储空间的购买量来确定互联网信息总量的上限。

    硬盘行业每年能够生产约6.5亿块硬盘，如果它们之中绝大部分是

    3.5英寸硬盘的话，那么每秒生产出来的硬盘的体积为8立方分米。

    这意味着最近几年硬盘的产量刚好只够塞满一艘油轮。得益于硬盘容量的不断增加，最近几年新增的存储空间占据了全球绝大多数的存储

    空间。这样看来，整个互联网还没有一艘油轮大。

    Q.如果我把C4炸药绑到回旋镖上会怎么样？它能

    摇身一变成为强力武器吗？还是会像它看起来的那

    样蠢？

    ——查德·马琴斯基

    A.撇开空气动力性能不说，我只是好奇，没击中目标就会自己飞回

    来的高爆炸药，你指望从中获得怎样的战术优势呢？

    ————————————————————1. 译者注：美国信纸大小，比A4纸略小。

    2a. 去网上搜索克里斯·兰德斯的《为什么我们不用核武器摧毁热带风暴》。

    3. 译者注：本书作者是民主党的支持者，而现任副总统拜登则属民主党籍。闪电

    LIGHTNING

    在开始之前，我想强调一下：我不是闪电安全方面的专家。

    我只是网络上一个画漫画的漫画家，我喜欢看到东西着火或者爆

    炸，所以这意味着我并没有把你的利益放在心上。在闪电安全方面的权

    威是在美国国家气象局工作的人们。1

    好了，牢记这一点后，我们回到正题上来。

    要回答下面的问题，我们首先需要弄清楚闪电的传播路径。这里我

    教大家一个估测的小窍门：假想一个半径60米的大球2在地表滚动，途

    中球碰到的地方就是闪电可能击中的地方。在这篇文章中，我将回答许

    多个关于闪电的不同问题。

    人们总说闪电会击中附近最高的东西。这种极其含糊的说法简直就

    是个招人质疑的活靶子，“附近”是多远？我说，好像不是所有的闪电都

    会击中珠穆朗玛峰吧。但闪电会击中人群中长得最高的人吗？我所知道

    的最高的人应该是瑞恩·诺斯3了。那出于安全考虑，我是不是只要站在

    他旁边就不会被闪电击中了呢？如果是其他原因呢？也许我应该回答问

    题，而不是提出问题。

    那么闪电是如何选择目标的呢？

    闪电最先会形成一个叉状电荷，又被称为先导。先导会从云端伸出

    向下延伸，以每秒几十到几百千米的速度向地面传播，在几十毫秒的时间内穿过几千米长的空气到达地面。

    先导中的电流相对较小，大约在200安培这个数量级，这点电流也

    足够电死你了，但与之后发生的相比就有点相形见绌了。一旦先导接触

    到地面，云层和地面之间就会发生剧烈的电荷中和过程，放电电流将会

    超过2万安培。在这个过程中你就会看到一道亮眼的闪光，接着先导会

    以光速的几分之一速度原路返回，在不到1毫秒的时间内就能回到云

    端。4

    我们看到的闪电“击中”地面的地方，就是之前先导最先接触到地面

    的地方。先导在空气中呈跳跃状向下传播，它最终会向着(通常是)地

    面上的正电荷前进。不过，它在决定下一步跳向哪里时只能“感知”尖端

    附近几十米范围之内的电荷。如果在这个范围内地面上连着什么东西，那么闪电就会跳到这个东西上，否则就会半随机地挑选一个方向，然后

    重复这一过程。

    为了找出闪电会击中哪里，你在地面上滚动着这个假想的半径60米

    的球。5这个大球会爬到树上或建筑上面而不会穿过它们(也不会把它

    们卷进去)。与大球表面接触的地方——树顶、栅栏以及正在打高尔夫

    的人——都是潜在的被雷击的目标。这样你就可以计算一个在平面上高度为h的物体的闪电“阴影”。

    在这个阴影里，先导更倾向于击中这个高高的物体，而不是它周围

    的地面。

    然而位于这个阴影中并不意味着你就安全了——事实常常相反。当

    电流流到那个高高的物体上之后，它会接着四散流到地面上。如果你碰

    到了附近的地面，电流就有可能从你的身体中流过。2012年在美国因雷

    击致死的28人中，有13个人是站在树下面或附近。

    有了这些基本知识，在接下来的几个问题中，我们来看看在给定情

    况下闪电的可能路径。

    Q.在电闪雷鸣的时候待在泳池里到底有多危险？

    A.相当危险。水是可以导电的。但最大的问题不在于此——最大的

    问题在于如果你正在游泳，那么你的头会露在一大块平整表面的外面。即使闪电击中的是你周围的水，那也是非常危险的。2万安培的电流会

    向四周扩散——绝大部分沿着水面——但你在不同距离下各会受到多大

    程度的电击是很难计算的。

    我估计至少在几十米的范围内你会处于极度危险之中，在淡水中这

    个距离会更大，因为电流更喜欢从你电阻小的身体中流过。

    如果你在洗澡或站在瀑布底下的时候被闪电击中呢？

    水雾并不会威胁到你，它们只不过是空气中一堆分离的水滴。真正

    对你产生威胁的是你脚底下的浴缸，以及和水管接触的那摊水。

    Q.如果我在船上或飞机上被雷击了会怎么样？在

    潜艇上呢？

    A.没有船舱的船安全性和平坦的高尔夫球场差不多。配备封闭船

    舱和闪电保护系统的船只和汽车差不多安全，潜艇的安全性和水下的保

    险箱差不多。(不要把水下的保险箱和潜艇里的保险箱搞混了：潜艇里的保险箱可比水下的保险箱保险多了。)6

    Q.如果你在广播信号塔上更换灯泡时被雷击了会

    怎么样？如果你在做后空翻的时候被击中了呢？或

    者站在一片石墨地上呢？又或者抬头盯着闪电看

    呢？

    A.

    Q.闪电击中飞行途中的子弹会发生什么？A.子弹不会影响闪电经过的路径。你必须精确地把握好时机，这样

    才能让子弹在闪电回击的那一刻恰好位于闪电路径之中。

    闪电路径的核心部分直径大约为几厘米，而AK-47步枪使用的子弹

    长度约为26毫米，每毫秒能够前进约700毫米。

    子弹的铅质核心外面包了一层铜质外壳。铜是电的优良导体，2万

    安培电流中的大部分都将轻易地流过子弹走捷径。

    令人惊讶的是，闪电并不会对子弹造成什么伤害。如果子弹静止不

    动，那么通过的电流将会很快加热并熔化子弹上的金属材料。但由于子

    弹的飞行速度太快，它在离开闪电通道的时候自身仅被加热了几摄氏

    度，子弹会几乎不受任何影响地继续飞向目标。闪电周围的磁场和流过

    子弹的电流会产生一些有意思的电磁力，但所有我检验过的电磁力中没

    有一个会显著影响最后的结果。

    Q.如果你在雷暴天刷BIOS的时候被雷击了会怎

    么样？

    A.————————————————————

    1. http:www.lightningsafety.noaa.gov

    2. 或者滚一个真的球……

    3. 古生物学家估计他直立时肩膀处有将近5米高。

    4. 虽然这个过程又被称为回击，但电荷是向下流动的，然而放电看上去是向上传播的。

    这有点像当交通信号灯从红灯变为绿灯时，前面的汽车开始移动，然后才是后面的汽车，看上

    去汽车运动是向后传播的。

    5. 出于安全原因，不要用真的球。

    6. 译者注：submarine既有潜艇之意又有水下之意，safe既有安全之意又有保险箱之意。那些古怪而又让人忧心的问题合集

    四

    WEIRD(AND WORRYING)QUESTIONS

    FROM THE WHAT IF？INBOX，4

    Q.在火山地面以下的地方安置温压弹或者核弹，能够阻止火山爆发吗？

    ——托马斯·格鲁什卡

    Q.我的一个朋友坚信太空中有声音，事实上是没

    有的，对吧？

    ——阿龙·史密斯人力计算机

    HUMAN COMPUTER

    Q.如果全世界所有人都停下手头的工作开始做计

    算，那么一共能有多少计算能力？这些计算能力和

    现代的计算机或智能手机相比谁更厉害呢？

    ——马特乌什·诺尔普

    A.一方面来说，人类和计算机的思考方式完全不同，所以拿它们作

    比较就类似于比较苹果和橘子。

    另一方面，苹果要更好一些。1我们不妨比较人类和计算机做相同

    任务时究竟谁更快。

    要设计出一个任务，使得一个人能比全世界所有计算机都做得快是

    很容易的，但每过一天难度就会更大一些。比如，人类在看一幅照片场

    景并猜测之前发生的事情时，目前仍远胜于计算机。为了测试这个理论，我把这幅图片发给我妈妈，问她认为发生了什

    么。2她立刻回复说：“小孩儿把花瓶打碎了，那只猫正在查看这只花

    瓶。”

    我的母亲很聪明地否定了其他一些可能，包括：

    猫撞倒了花瓶。

    猫从花瓶里跳出来扑向孩子。

    猫追着孩子到处跑，孩子拿着一根绳子试图爬到梳妆台上逃跑。

    房间里有一只野猫，有个人朝它扔了一个花瓶。

    猫被制成木乃伊放进了花瓶里，当孩子用具有魔力的绳子碰了一下

    后猫复活了。

    固定花瓶的绳子断了，而这只猫正试图把它放回去。

    花瓶爆炸了，把孩子和猫都吸引了过来。小孩儿戴上了帽子，防止

    后续爆炸伤到他。

    孩子和猫跑来跑去想要抓住一条蛇，小孩儿最终抓住了蛇并把它打

    了个结。

    全世界所有的计算机都不能比任何一个家长更快地找出正确的答案，这是因为我们给计算机编程时并没有告诉计算机要怎么解决这种问

    题，3而我们的大脑则已经接受了上百万年进化的训练，对于猜出周围

    的人在干什么以及为什么要这么做很是在行。

    我们可以选择一个人类具有优势的任务，但这又有什么意义呢？计

    算机受制于我们的编程能力，因而我们人类有天生的优势。

    所以我们还是看看在计算机的地盘上比赛如何吧。

    微芯片的复杂度

    我们不用弄出一个新任务，只需让人类进行计算机上常用的基准测

    试就行。这种测试一般包括像浮点数计算、存储和回忆数字、调整字符

    串以及一些基本的逻辑运算这样的内容。

    根据计算机科学家汉斯·莫拉维克的说法，一个人如果用纸笔进行

    计算机上的芯片基准测试，那么他的速度为每1.5分钟执行一条完整指

    令。4

    这样算来，一部中端手机的处理器的计算能力将是全球人口加起来

    的运算能力的70倍左右，而一台高性能台式机的芯片则能将这个比值提

    高到1500。那么是从什么时候开始，一台普通的台式机的计算能力超过了所有

    人类的计算能力总和呢？

    1994年。

    1992年全世界总人口为55亿人，这意味着根据基准测试，人类的总

    计算能力约为65 MIPS5。

    同年英特尔发布了风靡一时的486DX芯片，在默认配置下这块芯片

    每秒能够处理55～60MIPS。截至1994年，英特尔的新“奔腾”芯片的基

    准测试成绩达到了每秒70～80MIPS，已经把人类抛在了后头。

    你可能会说这种测试对计算机有一些不公平，毕竟现在是一台计算

    机和所有人类比，那么如果所有计算机和所有人类比会怎么样呢？

    这个计算有些困难。我们可以很容易地给各种各样计算机的性能打

    分，但你如何衡量——比方说——“菲比精灵”玩具中的芯片每秒能够执

    行多少个指令呢？

    世界上绝大多数晶体管都封装在并非专门用于这种测试的芯片里，如果假设所有的人类都经过训练能够

    进行基准计算的话，那么需要花多少

    功夫才能修改每一台计算机的芯片以

    使它们能够进行基准测试呢？

    为了避免这种问题，我们可以通

    过数晶体管的数目来粗略估计全球所

    有计算设备的总计算能力。结果我发

    现20世纪80年代的处理器和今天的处

    理器的晶体管数目与MIPS的比值大

    致相同——这个比值大约为每秒每条指令需要30个晶体管，数据可能误

    差一个数量级。

    戈登·摩尔(著名的摩尔定律的发现者)发表的一篇论文中给出了

    自20世纪50年代以来每年生产的晶体管总量。这些数字画成图表之后长

    这样：有了这些比值，我们就能把晶体管总数折算成总计算能力。这意味

    着一台基准测试结果为几万MIPS的现代普通笔记本电脑的计算能力超

    过1965年全球总人口的计算能力。按照这种算法，计算机的总运算能力

    超越全人类的总计算能力应该发生在1977年。

    神经的复杂度

    我想再次重申一下，让人类拿纸笔做CPU基准测试来得出人类的计

    算能力是一个很愚蠢的方法。从复杂度上来看，我们的大脑比任何一台

    超级计算机都要复杂，没错吧？

    绝大多数时这是没错的。

    现在有些项目致力于用超级计算机来完整模拟大脑单独一个突触的功能。6如果我们能看到这些实验动用了多少处理器和时间，我们就能

    大致猜测出要媲美人类全脑复杂度需要多少个晶体管。

    2013年日本“京”超级计算机经过测试得出的结果是，每个人脑相当

    于1015个晶体管。7这样算来，直到1988年全世界所有的逻辑电路加在一

    起才能抵得上一个人类大脑的复杂度……而与所有人脑加在一起的复杂

    度比起来，这些电路的总复杂度根本不值一提。如果摩尔定律预测的趋

    势持续保持下去的话，根据这些模拟结果，计算机要在2036年才能超过

    人类。8

    为什么这个结论是荒诞的

    这两种不同的人脑基准测试得出了两个完全相反的结论。

    第一个纸笔基准测试要求人类模拟计算机芯片上执行的单个指令，得出的结果为人脑的得分仅为0.01 MIPS左右。

    第二个超级计算机神经元模拟项目让计算机模拟人类大脑中单个突

    触的行为，得出的结果为人脑得分高达500亿MIPS。

    稍微好一些的做法是把两个结果

    合并在一起，但还是感觉怪怪的。如

    果我们认为计算机程序模拟人脑和人

    脑模拟计算机芯片的行为都一样不利

    索，那么稍微公平一点，人脑基准结

    果也许是这两个数字的几何平均值。

    这样得到的结果是人脑的执行效率约为3万MIPS，差不多和我现在正在打字用的计算机性能是一个水

    平。这同时也说明全球计算机的总计算能力在2004年就已经超过所有人

    类的总计算能力了。

    蚂蚁

    戈登·摩尔在《摩尔定律迈入40周年》一文中提出了一个很有意思

    的发现。他指出，根据生物学家E.O.威尔逊的说法，全世界有1015～

    1016只蚂蚁。相比之下，2014年全世界一共有约1020个晶体管，也就是

    说平摊下来每只蚂蚁能分到几万个晶体管。9

    蚂蚁的大脑可能有25万个神经元，每个神经元上又有几千个突触，这意味着全世界所有蚂蚁大脑的总复杂度已经和所有人类大脑的总复杂

    度相当。

    所以我们没必要太在意什么时候计算机会在复杂度上击败我们。毕

    竟，我们追上了蚂蚁，但蚂蚁一点也没着急嘛。当然了，虽然我们看上

    去现在主宰了地球，但如果一定要我从灵长类动物、计算机和蚂蚁之中

    选出一个能在几百万年后依然存在的东西的话，我当然知道该选哪个。————————————————————

    1. 除了蛇果，这玩意儿的名字真是坑人。

    2. 我小时候家里有许多花瓶。

    3. 到目前为止。

    4. 这个数字来自汉斯·莫拉维克撰写的《机器人：由机器迈向超越人类心智之路》中的一

    个列表。

    5. MIPS为每秒执行的百万指令数，65MIPS＝6500万条指令秒。

    6. 即使是这样也没法完全精确地模拟每一个细节，生物学从来都不是这么简单的。

    7. 每台“京”超级计算机配备了82944个处理器以及7.5亿个晶体管，连接数量相当于人类大

    脑的1%，它需要花40分钟才能模拟出人类大脑仅用时一秒的活动。

    8. 如果你读到这篇文章的时候已经过了2036年，那我在这里给你打一个来自遥远过去的

    招呼!我希望未来科技会更加进步。对了，你们快找个方法回来接我们啊!

    9. TPA：每只蚂蚁能分到的晶体管数目。小世界

    LITTLE PLANET

    Q.如果有一颗小行星非常小，但质量却非常大，那么有没有可能像小王子那样住在上面？

    ——萨曼莎·哈珀

    “你把我的玫瑰吃了吗？”“大概吧。”

    A.《小王子》一书由安东尼·德·圣-埃克苏佩里写成，讲述了一个

    来自遥远的小行星的旅行者的故事。整个故事简单而又伤感，意味深长

    且让人念念不忘。1这本书表面上是写给小孩儿看的，但你却很难说这

    本书到底是写给谁看的。但不管怎样，这本书肯定找对了读者，它是史

    上销量最多的书之一。《小王子》一书写于1942年。在这个时间段写关于小行星的故事挺

    不错的，因为在1942年人们甚至都不知道小行星长什么样子。即使是用

    那时最先进的望远镜，那些最大的小行星看起来也不过是一团亮光。事

    实上这就是“小行星”(asteroid)一词的来源——意思是“像星星那样

    的”。

    直到1971年，“水手9号”探测器造访火星并拍下了火卫一和火卫二

    的照片后，人们才第一次一睹小行星的真容。这些被火星俘获的小行星

    也加深了人们心中“小行星就像是坑坑洼洼的土豆”的印象。

    在20世纪70年代之前，科幻小说中的小行星基本都是圆形的，就像

    行星一样。

    而《小王子》一书则更进一步，它设想了一个有重力、空气和一枝

    玫瑰的小行星。在此不应该批评这本书一点都不科学，一是因为它本来

    就不是一本讲小行星的书；二是它开篇就是一个寓言，讲述成年人总是

    从字面意思看待一切是多么地愚蠢。

    因此我不打算用科学去削减这个故事，相反我打算看看科学能不能加进去什么神奇的东西。如果确实有一颗超级密实的星球，并且表面重

    力大到能让人在表面上走动，那么它肯定会有一些十分惊人的性质。

    如果小行星半径1.75米，那么它得有5亿吨重才能拥有像地球那样

    的表面重力，这差不多相当于地球上所有的人加起来那么重。

    如果你站在星球表面，那么你就会感受到潮汐力。你的脚会感觉比

    头更“重”一些，你的感觉就像是被拉伸了一样：就像你躺在橡胶球的弯

    曲表面上，或者你躺在旋转木马的地上，并且头靠近中心。

    星球表面的逃逸速度约为每秒5米。这个速度比百米冲刺要慢，但

    其实还是挺快的。作为经验估算，如果你没法扣篮，那么你就不能通过

    竖直起跳的方式逃离这颗星球。但逃逸速度诡异的地方在于，无论你朝哪个方向前进2，只要你跑

    得比逃逸速度快，并且你不是正冲着地面而去，那么你就能逃出这颗星

    球。这意味着你可以通过水平跑动，并在坡道的尽头起跳的方式离开这

    颗星球。如果你的速度没有高于逃逸速度，那么你就会进入环绕它的轨道中

    去。你的轨道速度大约在每秒3米左右，也就是平常慢跑的速度。只是这个轨道显得有些奇怪……

    潮汐力会以不同的方式作用在你身上。如果你的双手下垂，那么手

    受到的引力就会比身体其他部分受到的引力大很多。如果你一只手往下

    伸，那么你身体的其他部分就会被向上推，也就是说，你身体的其他部

    分感受到的引力要更小一些。实际上你身体的不同部分都试图待在不同

    的轨道上。

    如果一个很大的物体——比如说月亮——处于这种潮汐力作用下，那么它一般会裂成碎片并形成一个光环。3但这事不会发生在你身上，只是你的轨道会变得很随机，并且很不稳定。

    拉杜·D.鲁杰斯库和达尼埃尔·莫尔塔里在一篇很有意思的论文里

    研究了这些轨道。他们的模拟结果显示，大型细长的物体会绕着中心星

    球以诡异的轨道运动，即使质心并不在传统的椭圆轨道上。在一些情况

    下，质心甚至会以五角星轨道运动，而另一些则像无头苍蝇一样乱转，最后一头栽倒在星球上。

    这种分析并不是无聊为之，它其实可以用于实践。这几十年来一直

    有人提议使用极长的旋转绳索来将货物搬入或搬出重力阱——就像自由

    飘浮的太空电梯一样。这种绳索能够将货物运到月球表面或从那里运

    回，也可以在地球大气层边缘搭载航天飞机。只是这种绳索轨道内在的

    不稳定性给这些设想带来了巨大的挑战。

    但对于在这颗超级密实的星球上居住的人来说，他们可要小心一

    些：如果他们跑得太快，就很有可能飞进轨道，翻转成一团，并把午餐

    吐出来。

    不过你要是竖着跳就没什么问题。听说小王子和迈阿密热队签约了，克利夫兰的《小王子》迷们很不高兴。

    ————————————————————

    1. 但并不是每个人都这么想。马洛里·奥特伯格曾在the-toast.net上撰文称《小王子》讲的

    是一个富有的小孩儿强制要求一位坠机幸存者给他画画，还批评他的画风。

    2. ……这也是为什么它实际应该被称为“逃逸速率”——这里速率的无方向性(速度有方

    向性)莫名其妙地变得重要起来。

    3. 这大概是刺猬索尼克的遭遇。牛排坠落

    STEAK DROP

    Q.从多高处掉下来的牛排才能在掉到地上时正好

    烤熟？

    ——亚历克斯·莱希

    A.但愿你喜欢匹兹堡生牛排，捡起来之后别忘了解冻哦。

    从太空中掉回来的物体会变得非常烫手。当它们进入大气层时，位

    于前方的空气来不及跑开，因而会在物体前方被不断压缩，同时温度也

    会逐渐升高。一个简单的经验法则是，当速度高于2马赫时，压缩生热

    的效应会逐渐开始明显起来。(这也是为什么协和式飞机在机翼前端有

    防热材料)

    当跳伞运动员菲利克斯·鲍姆加特纳从39千米的高空跳下后，他在

    离地30千米的地方突破了音速。这个速度足以使空气温度升高几摄氏

    度，但考虑到那个位置的空气实在是太过寒冷，因而这几摄氏度的差异

    可以忽略不计。(在他刚跳下的那段时间里，空气的温度为零下40度。

    这个温度很神奇，因为零下40℃和零下40℉都是同一温度。)

    据我所知，这个牛排问题最初起源于4chan1上的一个长帖，但这个

    帖子的内容很快就演变成了长篇大论的蹩脚物理以及攻击同性恋的混杂

    体，最终也没有得出一个明确的结论。为了得到更准确的答案，我决定进行一系列数值计算，模拟牛排从

    不同高度掉下来的结果。

    一块8盎司(约250g)的牛排大小形状和一个冰球差不多，所以我

    用《冰球物理学》(这本书的作者阿兰·阿什用一些实验室设备亲自测

    量了各种数据)第74页上的阻力系数来近似牛排的阻力系数。虽然牛排

    和冰球还是有区别的，但更加精确的阻力系数对最终结果没有太大的影

    响。

    由于回答这些问题经常需要牵涉到分析极端物理条件下的非常规物

    体，因而相关的资料只能在美国军方在冷战期间的研究中找到。(很明

    显，美国政府会往任何与武器哪怕只有一点儿联系的东西里投入大把的

    金钱。)为了了解空气会如何加热牛排，我阅读了研究弹道导弹再入大

    气层时鼻锥被加热的论文，其中最有用的两篇文章是《战术导弹整流罩

    气动加热的预测》和《再入大气层载具历史温度的计算》。

    最后我还需要找出热量在牛排中的传导速度。我一开始查阅的是在

    工业食物生产中模拟不同种类肉的热传递的论文。后来我才意识到，要

    知道不同温度和时间搭配下，牛排会被加热到哪种程度的最简单的方法

    是：去找一本烹饪书来看。

    在《极客厨房》这本很棒的书中，作者杰夫·波特很好地介绍了肉

    类烹制的科学道理，并解释了不同温度范围下热量对牛排的影响及其原

    因。库克的《做好菜的科学》一书也很有帮助。

    把上面所有信息综合到一起，我发现牛排会迅速加速坠落直到到达

    30～50千米的高度，在这个高度，空气足够稠密到能让牛排开始减速下

    坠。随着空气密度越来越大，牛排下落的速度也会逐渐下降。不管牛排

    在下落到大气层下部时速度有多快，它最终都将减速到终端速度。无论

    一开始起落点多高，牛排从25千米的高度坠落至地面总是需要6～7分钟

    时间。

    在这段距离中，空气温度大部分时间都低于冰点，这意味着牛排会

    在温度低于0℃、风力媲美飓风的狂风中待上6～7分钟。就算在下落过

    程中牛排已经熟了，掉到地面后你还是需要解冻才能食用。

    当牛排最终掉落到地面时，它的速度将会是约每秒30米的终端速

    度。如果想要对此有一个直观的认识，想象一下一块牛排被棒球大联盟

    的投手砸在地上的样子。就算牛排只有一部分被冻住了，这样也很容易

    被摔碎。不过如果牛排最后掉到了水里、泥里或者树叶堆里，那应该没

    事儿。2

    从39千米高度掉下来的牛排应该不会像菲利克斯那样突破音障，它

    甚至不会被显著加热。这也说得通，毕竟在落地时菲利克斯的保护服也

    没被烤焦嘛。即使突破音障，牛排应该也不会支离破碎。因为除了菲利克斯，许

    多曾在超音速状态下弹射的飞行员都活了下来，并讲述了他们自己的故

    事。

    要想突破音障，你需要让牛排从50千米的高度落下来，但这仍然不

    足以把它烤熟。

    我们需要到更高的高度。

    如果从70千米高度落下，牛排的速度会快到把空气加热到177℃左

    右。不过这股纤弱稀薄的高温空气只会持续不到1分钟，任何具有基本

    厨房经验的人都会告诉你把牛排放到350°F的烤箱里烤60秒并不能把它

    烤熟。

    从100千米——太空边缘的正式定义——高度落下来并不会有太大

    区别。牛排超过2马赫速度的时间会有1分半钟，牛排的外表面很有可能

    会烧焦，但热量很快就会被冰冷的平流层狂风消散掉，因而内部并不会

    被烤熟。在超音速和高超音速条件下，牛排周围会形成激波，而激波会把牛

    排和越来越快的狂风隔离开来。激波前沿的准确性质，以及由此产生的

    对牛排的机械应力，取决于这块8盎司的生牛排如何在高超音速狂风中

    翻滚。我尝试着去找这方面的文献，但没有找到任何与此有关的研究。

    在我进行模拟的过程中，我假设在低速下某些类型的涡流脱落会使

    牛排翻来覆去，而在高超音速下，牛排则会被挤压成半稳定态的椭球

    状。但这也只是我的大胆猜想，如果有人真的在高超音速风洞中放入了

    一块牛排以取得更准确的数据，请一定把视频发给我。

    如果你从250千米的高度释放牛排，牛排能达到的温度就更高了。

    250千米的高度已经在低地球轨道的范围里了，不过由于牛排是从静止

    开始下落，因而速度比不上那些脱离轨道再进入大气层的物体。

    在这种情况下，牛排的最高速度能够达到6马赫，这时牛排的外表

    面可能焦得恰到好处。但很不幸，内部仍然是生的，除非牛排在高超音

    速下猛地颠簸了一下炸成了碎片。

    如果从更高的地方落下，热量就会变得相当可观。牛排前方的激波

    将会达到数千度(反正不管用摄氏度还是华氏度都有几千度)，这时牛

    排的表层会被彻底烤成焦炭。把肉扔到火里的一个正常后果就是变成焦炭。但高超音速的焦肉面

    临一个问题：被烧成焦炭的肉并没有多少结构强度，因而会被狂风吹

    走，使得更深一层的肉被烧焦。(如果热量足够高，牛排的表面会在被

    剥离的瞬间被烤熟，这个速度区域在弹道导弹论文中被称为“剥蚀

    区”。)

    即使在这么高的高度下，牛排所受的高温时间仍然不足以把整块肉

    从里到外都烤熟。3我们可以尝试更高的高度和更快的速度，我们甚至

    可以通过从轨道以一定角度扔下去以增加暴露在高温下的时间。

    但当温度高到一定程度，或者烧蚀的时间长到一定程度后，整块牛

    排就会慢慢解体，因为牛排的外层不断地被烧焦并被狂风剥离。如果大

    部分牛排能够坚持到最后落到地上，内部仍将会是生的。

    这也是为什么我们要在匹兹堡上空扔牛排。

    有这么一个流传的故事，说的是匹兹堡的钢铁工人喜欢把牛排摔到

    刚出炉还在炽热发光的金属表面，把牛排的外层烤熟，但内部仍然保持

    生的状态。这大概就是“匹兹堡生牛排”的来历。所以从一个亚轨道火箭上把牛排扔下来，并派出一支回收小队把它

    找回来，擦干净，再加热一下，去掉烧焦的部分，然后就可以开吃啦。

    要小心沙门氏菌，以及《天外来菌》4哦。

    ————————————————————

    1. 译注：全球性综合类网络论坛，用户可以匿名发布评论和照片。

    2. 我是说，看着没事儿，吃了不一定没事儿。

    3. 我知道你们一些人在想什么，答案是不行——它在范艾伦辐射带里待的时间不够长，不足以通过辐射来消毒。

    4. 迈克尔·克莱顿的畅销小说，曾多次被改编为电影、电视剧。冰球一击

    HOCKEY PUCK

    Q.如果你想击出一颗冰球并指望它把对面守门员

    一起撞进球网里，那么你得花多少力气？

    ——汤姆

    A.这不可能发生。

    这不仅仅是你能拿出多大的力气去击球的问题，这本书可不关心那

    种限制。一个地球人用一根棍子没法击出时速远大于每秒50米的球，但

    我们总可以假设冰球是被一个冰球机器人，或者一个电动滑板，再或者

    是一个超音速轻气炮发射出来的。

    这个问题说到底就是冰球运动员太重，而冰球太轻。一个穿戴全副

    装备的守门员的重量是冰球的600倍左右，即便是以最快速度击出的冰

    球的动量也不超过一个10岁小孩儿以每小时1.6千米的速度滑冰时的动

    量。

    冰球运动员踩在冰面上也相当稳。一个全速滑行的运动员能在几米

    距离内停下来，这意味着他与冰面之间的作用力相当可观。(这同时说

    明如果你慢慢抬起冰球场的一边，那么倾角需要达到50度才能让所有运

    动员滑到另一边去。显然，我们急需一场实验来验证这个说法。)

    基于我对冰球视频中碰撞速度的估计，以及我的一位玩冰球的朋友给我的一些帮助，我推算出一个165克重的冰球需要以2～8马赫之间的

    速度运动才能使守门员被打进到网里——如果守门员稳稳地站在冰面

    上，速度要更高些，如果以向上的角度击打冰球的话速度会低一些。

    以8马赫的速度发射一个物体本质上来说不是很困难，要实现它最

    好的方法就是前面所说的超音速气炮，其实——就核心原理来说——它

    跟发射BB弹的BB枪没有区别。1

    但一个以8马赫速度运动的冰球会碰到很多问题。首先冰球前方的

    空气会被急速压缩，因而温度会急剧上升。它不会像陨石那样速度快到

    足以电离空气并在身后留下一条发光的尾迹，但(只要时间足够长)冰

    球的表面将开始融化或碳化。

    而空气阻力将使冰球迅速减速，所以当一个被以8马赫的速度发射

    出来的冰球到达对方球门时，它的速度可能比初始速度慢多了。就算它

    仍保持8马赫的速度，也不太可能击穿对面守门员的身体。相反它会因

    为剧烈的撞击而四分五裂，威力相当于一个大型爆竹或者一小条炸药。

    如果你是像我这样的人，那么在第一眼看到这个问题时你想到的可

    能是冰球会在守门员躯体上留下一个动画片里那种冰球形状的洞。但这

    只是因为，我们对于各种材料在极高速下会发生什么的直觉是十分不正

    确的。

    相反，实际的场景更可能是这样的：想象一下你以最大的力气把一

    个熟透的西红柿往一个蛋糕上砸。这有助于你想象那个冰球砸中对面守门员后会发生什么……

    ————————————————————

    1. 不过它用的是氢气而不是空气，而且它不仅会让你惊得眼珠子都掉出来，它会真的把

    你的眼珠子射出来。普通感冒

    COMMON COLD

    Q.如果把地球上所有人都各自隔离开来并维持几

    个星期，这样能彻底消灭感冒吗？

    ——萨拉·尤尔特

    A.这么做值吗？

    感冒可以由多种感冒病毒引

    起，1鼻病毒是最常见的致病元凶。2

    这些病毒会攻击鼻子和喉咙中的细

    胞，并利用这些细胞生产更多的病原

    体。几天后你的免疫系统会注意到有

    不速之客入侵并把它们都清除掉3，但根据一般情况，这时你已经感染了另一个人。4在你战胜感冒之后，你的身体会在接下来的几年里对这一种具体的鼻病毒菌株免疫。

    如果像萨拉说的那样，每个人都被隔离开来，那么我们携带的感冒

    病毒将无法感染新的宿主。那么我们的免疫系统有能力清除所有的病毒

    吗？

    在回答这个问题之前，我们不妨先考虑一下这种形式隔离的后果。

    全世界每年总体经济产出在80万亿美元左右，这意味着全世界经济停摆几个星期会造成数万亿美元的损失，由此产生的冲击很容易就让全球经

    济崩溃。

    全世界的粮食储备足够支撑4～5个星期的隔离，但前提是在此之前

    粮食要能平均分配。坦白来说，我甚至都不确定一个人孤零零地站在某

    个地方守着足够吃20天的粮食该干什么。

    全球大隔离还会产生另一个问题：人与人之间的距离是多少？世界

    很大，但人也很多。

    如果我们把全世界所有的陆地面积平均分配，那么平均每个人能够

    分到2公顷多一点的土地面积，最近的人在77米外。虽然77米的间隔距离很有可能足以阻断鼻病毒的传播，但这是有代

    价的。全球大部分陆地并不适宜人类在那里站上5个星期。许多人将会

    站在撒哈拉沙漠5里或者南极洲中部6。

    另一种更加实际但不一定更便宜的解决方法是给每个人都发一套防

    化服。这样我们就可以四处溜达并与其他人接触，甚至还可以进行一些

    正常的经济活动。

    我们现在先不管全球性隔离是否可行，而是来看看萨拉提的问题的

    核心：这样做可行吗？

    为了找到答案，我找到了昆士兰大学澳大利亚传染性疾病研究中心

    病毒学专家伊安·M.麦凯博士。7

    麦凯博士表示，这个想法从生物学角度来看其实是可行的，鼻病毒和其他呼吸道RNA病毒将会被免疫系统彻底清除，在被感染后人们也不

    会跑到其他地方去。另外，看起来我们不会与动物之间相互传播鼻病

    毒，这意味着感冒将不再有栖息之地。如果鼻病毒不能找到足够多的人

    进行传播，它最终就会消亡。

    实际上，在偏远地区我们观察到了这种病毒消亡过程。在苏格兰遥

    远的西北角有一个叫作圣基尔达的小岛，几百年来人口一直维持在100

    人上下。每年只会有几艘船来到这个小岛，但一种叫作“cnatan-na-

    gall”(陌生人的咳嗽)的异常症状却一直困扰着这个小岛。几个世纪以

    来，每艘船的到来都肯定会造成一次席卷全岛的咳嗽大流行。

    疾病爆发的准确原因不得而知，8但鼻病毒很有可能是其中很多起

    咳嗽爆发的元凶。每一艘造访小岛的船只都会带来新的病毒菌株，这些

    菌株会蔓延到整个小岛，几乎所有人都会被感染。几周后，所有的居民

    都发展出了抵御这种菌株的免疫力，之后无处可去的病毒就会消亡。

    相同的病毒消亡很有可能会发生在人数较少而又相对隔离的群体

    中，一个例子便是船舶事故遇难者。如果所有人都被相互隔离开来，圣基尔达岛上发生的故事将会在这

    里重演。一两周后，感冒病毒也走上了消亡的道路，健康的免疫系统有

    充足的时间把它们全部清除掉。

    但不幸的是，有一个陷阱足以毁掉这个计划：并不是所有人都拥有

    健康的免疫系统。在绝大多数人体内，鼻病毒会在大约10天内被清除干净，但对于那

    些免疫力系统严重受损的人来说可就不是这样了。比如说接受器官移植

    的患者的免疫系统被人为地抑制，普通的感染——包括鼻病毒——能够

    持续数周、数月甚至数年。

    这些免疫功能不健全的人会成为鼻病毒的安全乐园。想要彻底消除

    它们几乎是不可能的事情，这些鼻病毒只需再感染几个宿主就能再度爆

    发，感染全世界。

    不但我们的文明极有可能会因此崩塌，萨拉的计划也不一定能够消

    灭鼻病毒，9而且这可能还是件好事!

    虽然得感冒一点都不好玩，但没有感冒的世界会变得更糟。卡尔·

    齐默在他的新书《病毒星球》中声称，和成年人相比，没有接触过鼻病毒的儿童更容易产生免疫紊乱。一种可能的解释是像这样温和的感染事

    件会起到锻炼并校准免疫系统的作用。

    但从另一方面来说，得感冒感觉太糟了。除此之外，一些研究表示

    由这些病毒引起的感染会削弱我们的免疫系统，为进一步的感染敞开大

    门。

    总的来说，我才不会在沙漠里站5个星期只为永远摆脱感冒。但如

    果有人发明出了鼻病毒疫苗的话，我一定会第一时间去接种的。

    ————————————————————

    1. “virii”偶尔会被用作virus的复数，但通常不建议这么使用。至于“vir?”这种用法绝对是

    错的。

    2. 任何上呼吸道感染都可能是“感冒”的起因。

    3. 造成感冒症状的是自身免疫系统的免疫应答，而不是病毒本身。

    4. 数学上来说一定是这样的，因为如果平均感染数小于1，那么病毒最终就会灭绝；如果

    平均感染数大于1，那么总有一天所有人都会被感染。

    5. 4.5亿人。

    6. 6.5亿人。7. 我起先找的是Boing Boing博客的科里·多克托罗(Cory Doctorow)，但他很耐心地向我

    解释说他实际上并不是真的“多克托”(doctor)。

    8. 圣基尔达岛上的居民们坚持把外来的船只认定为疾病爆发的诱因。然而那时的医学专

    家却不赞同这一观点，他们认为岛民在船只到来时在寒风中站在屋外迎接来宾，并在庆典上喝

    得酩酊大醉才是疾病爆发的原因。

    9. 除非我们在隔离期间吃光了所有粮食并被饿死。在这种情况下，人类鼻病毒也会消

    亡。半空的杯子

    GLASS HALF EMPTY

    Q.如果一杯满是水的杯子突然之间变成半空的杯

    子会怎么样？

    ——维托里奥·亚科韦拉

    A.相比起乐观主义者，悲观主义者大概更接近事实真相吧。

    当人们说到“半空的杯子”时，他们通常指的是水和空气各占一半的

    体积。

    传统说法是，乐观主义者看到的是半满的杯子，而悲观主义者看到

    的则是半空的杯子。这个故事衍生出了数不清的笑话，比如工程师看到

    的是所需大小两倍的杯子，而超现实主义者看到的则是一只在吃领带的

    长颈鹿，等等。但如果杯子空的那一半真的是空无一物——变成真空——又会怎么

    样呢？1我知道这种真空不会持续很长时间，但之后会发生的事情取决

    于一个一般人不会在意的关键问题：杯子的哪一半是空的？

    在这里我们将讨论3种不同的半空杯子的情形，然后在毫秒尺度上

    观察那一瞬间之后会发生什么。

    中间的那个杯子里是正常的一半水加上一半空气，右边那个杯子上

    面空的那一半变成了真空，而左边那个杯子则是下面一半是真空。

    我们假设在t＝0时瞬间出现了真空。

    在起初的几微秒内什么事情都不会发生。在这一时间尺度下，甚至

    连空气分子都几乎是静止的。大部分时间，空气分子以每秒几百米的速度动来动去。但在任意给

    定的时刻，一些空气分子会比其他空气分子运动得更快。运动得最快的

    少数空气分子的速度可能会突破每秒1千米，这些分子将是最先进入右

    边杯子真空部分的空气分子。

    左边那个杯子里的真空四周都被包围着，因而空气分子没法轻易进

    入。水是液体，不会像气体那样膨胀开来填满真空。然而，暴露在杯子

    围成的真空中的水确实会沸腾，慢慢地水蒸气就会进入到真空的那一部

    分里。虽然左右两个杯子里的水都会沸腾，但涌入右边杯子的空气会在沸

    腾愈演愈烈之前就把它遏制住，而左边的杯子则会继续产生稀薄的水蒸

    气。

    几百微秒后，涌入右边杯子的空气彻底填满了原先真空的部分，并

    撞上水面，产生一道压力波。杯子的侧边轻微突出来了一点，但还是能

    够经受住压力不至于破碎。反弹回来的冲击波穿过杯子中的水又回到了

    空气中，和空气中已经存在的波动汇合起来。

    真空消失产生的冲击波会在约1毫秒的时间内传播到另两个杯子所在的地方，当冲击波穿过杯子和水时，它们都会轻微地发生形变。又过

    了几毫秒，人耳将听到一声巨响。

    在这个时刻前后，肉眼已经可以明显地看出左边的杯子飞了起来。

    空气压力试图把杯子和水挤在一起，这就是我们平时所说的“吸

    力”。右边杯子里的真空持续时间不足以产生能够抬升杯子的吸力，而

    由于空气无法进入左边杯子里的真空区域，因而杯子和水开始相向滑

    动。沸腾的水只向真空区域输入了很少量的水蒸气。随着水与杯子之间

    的空间减小，积聚起来的水蒸气慢慢开始在水表面产生压强。随着压强

    的升高，沸腾的速度会减慢下来。

    此时水与杯子之间的相对运动速度太高，这点水蒸气产生的压强已

    经不足以产生什么效果了。在开始不到10毫秒的时候，水会与杯子以每

    秒数米的速度撞到一起，隔在它们之间的没有气垫缓冲，只剩下那少得

    可怜的一点水蒸气，水就像一把大锤子一样砸在杯子的底部。

    水几乎是不可压缩的，因而冲击不会随时间被消散掉，而是像给杯

    子结结实实来了一锤，瞬时间会对杯子产生巨大的作用力，然后杯子就

    碎了。你在聚会上看到的猛击玻璃瓶子顶部会把瓶底打碎的现象就是由这

    种“水锤”效应产生的。如果你关闭连着老式管道的水龙头，有时也会听

    到由此产生的沉闷的咚咚声。

    当瓶子被猛击时，它会被突然往下推。瓶中的液体没法即时对吸力

    (气压)产生响应——就像我们这里一样——于是瓶底会 ......