疯狂问题的科学答案

天才与疯子往往只差一步。伟大的发明就是诞生于疯狂的想法，许多科学家就是一个疯狂的怪咖。现在，就让我们看看一些最疯狂问题的科学答案

如果你掉进火山里

世界上最不可能发生的事情之一是一个倒霉鬼跑到火山周边玩耍，随后运气差到极点，摔了个跟头掉进去了。不过，现在有一个非常疯狂的自杀者，他偏偏要尝试这种离奇的自杀方式，纵身跳进了火山熔岩内。那么，等待他的会是什么呢？
由于火山内部涌动的岩浆温度能达到1200℃～2000℃，不用多想，他肯定像进了一个焚化炉一样被活活烧死，但是我们不妨讨论下他的死亡过程，比如掉进熔岩中时，是会像《魔戒》里咕噜那样沉下去？还是会浮在熔岩表面？
熔岩是熔化的岩石，它跟普通液体非常不一样。首先，它的密度非常高，是水和人体密度的两三倍。更重要的是，它还比水粘稠几千到几百万倍。所以，当一个人掉到这么高密度和大流动阻力的岩浆里，一般情况下，他会浮在岩浆表面，身体迅速起火，直至化为灰烬。
不过在2002年，德国研究人员曾做了一个实验，将装有剩饭剩菜和其他有机物质的30千克的袋子，扔到埃塞俄比亚尔塔阿雷火山的熔岩湖，用来模拟相同体重的人掉下去会发生什么。结果表明，当袋子从80米高空坠下后，在熔岩湖表面的熔岩壳上撞出了一个洞口，最终燃烧着的袋子径直沉入了熔岩池里。之所以能进入熔岩内部，是由于袋子燃烧起来后，产生的蒸汽触发了熔岩，熔岩从中喷涌而出，使得洞口变大。这就说明掉入熔岩的人也可能会穿透表层的熔岩壳，并淹没在滚烫的熔岩中。
淹没在滚烫的岩浆中的经历，似乎比浮在岩浆表面更为恐怖。不过，不用太害怕，在接触到岩浆前，你可能已经死亡。因为火山的内部是一个封闭的空间，热量不会散得很快，辐射热会非常高，在你掉落到岩浆中前，你的肺可能因为热空气而碳化，也可能全身已经燃烧起来。即便你穿着隔热服躲过了这层层劫难，也许会因为高速撞击浓稠的岩浆，头骨或脖子断裂而死。

假如地球人都是牛顿

变得更聪明，是许多人的梦想。现在神经学家弄明白了基因网络决定着一个人的智商高低，理论上来说，编辑基因可以提高人类的智力。那么，如果人类比现在聪明两倍，会怎样？
现在全人类的智商平均数是100，为简单起见，我们不妨假设人类变聪明两倍，指的是智商平均分数翻了一倍，达到了200分。按照概率计算，智商200以上的人，100亿人中才会有一个，现在世界人口只有约70亿，所以，今天这样的超级天才并不存在。不过，一些科学家认为，17世纪伟大的科学家牛顿，智商可能达到了200分。所以我们不妨以牛顿为原型，如果我们都是牛顿，世界是否会变得比今天更好?
从个人的角度来看，智商高无疑是非常有利的。最明显的效果是学习能力的显著提高，我们将在几个星期内就能掌握一种新的语言，或者只用几周时间，就可以成为一个脑外科医生。14岁的本科生和18岁的博士生将非常常见，一个16岁的人成为出色的外交家也很有可能。这时，我们每个人都可以在最短的时间内创造比现在人更多的知识和财富，可以凭着自己的兴趣去做自己想做的事情，而不用担心会不会因为自己太笨，没有能力完成。
聪明的人也会更健康更长寿，因为他们知道行为与一些疾病的关联性关系，比如一些慢性疾病正是因为人们平时脂肪、糖分摄取量过高，高智商人群凭借着更高的认知能力，能避免不健康的生活方式。
不过，另一方面，虽然人们喜欢将社会问题归咎到人类的无知和愚蠢，但没有笨蛋，社会的福祉可能也不会大幅度提高。一个原因是智商与人格、情商并不相同，即便每个人IQ达到了200，也会像现在社会一样，每个人拥有各种各样的人格。当精神病态和暴力犯罪者这些疯狂的人拥有高智商时，无疑是非常危险的。
另一方面，虽然像斗殴、抢劫这样的低级犯罪案件数量会下降，但犯罪分子们会比以往更聪明，像银行诈骗、卖有毒药品的白领犯罪案件会增加，并且案件变得更加复杂，而这种类型犯罪造成的财政损失远远大于低级犯罪所造成的。
不过，虽然这些高智商人群将会令社会管理者很头疼，但警察和政府管理者也会比现在更聪明。而且，70亿个大脑运行能力超凡的牛顿，将会发明更多的新技术，解决目前人类无法解决的问题，我们也许会知道如何有效地将海水淡化，或者找到一个可以无限使用的替代能源。由于这些突破性的技术将可能会创造出更多的财富，产生更多的社会资源，可能会有助于减少社会冲突。

给你一个杠杆，能否撬动地球？

阿基米德说“给我一个支点，我可以撬起地球。”实际上，地球质量很大，人的质量相对微小，因此如果站在地球上，人是不可能翘起地球的。不过，如果站在宇宙内，还是非常有可能的。
这句话所蕴含的的实际上是杠杆原理：二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比。用公式表示就是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。现在，我们不妨继续假设，假如你站在太空，持着一根长杆，然后你想凭借着自己的力量，让地球这个行星的位置改变。在什么样的情况下，会如你所愿呢？
根据杠杆原理，假如支点位于长杆的中心，这时动力臂长度跟阻力臂相等，要想撬动地球，你施加的动力就得跟地球一样重，达到约6X1024千克的力，这无疑是非常困难的。所以，如果你想要最少的力气，就能撬动地球，我们就得将支点移动得离重的物体更近。在生活中，这样的例子很多，比如如果推一个旋转门，你如果伸长了胳膊去推，就会发现更容易推动，手贴着门推反而更费力。
 一个人大概可以施加75千克力到长杆的一端，另一方面，地球能施加6×1024千克的力，动力臂与阻力臂之比是8x1022，因此，为了达到平衡，假设我们的地球离支点有1米远，那么，你就得站在离支点8x1022米远处。
现在我们知道了撬动地球的杠杆的动力臂与阻力臂的长度，那么，如果我们要让地球移动，又该怎么做？为了得出计算结果，我们将得使用一些相似三角形原理，并适当地做出些假设，比如不会受到亚原子的影响。结果表明，如果要想让地球移动一个微米的距离，站在长杆另一端的人类得使长杆偏离大概7.99x1013千米的距离，以人类的行走速度，这将会花费一个人1000年的时间。
那么，长杆又得多重呢？经过一系列复杂的计算后，结果表明，当一个长杆长约8x1022米时，它的质量得达到1.24x1024千克，差不多是月球质量的17倍。以这样的质量水平，杠杆可能会被周围的星系吸进去，或者很可能会弯曲。移动长杆，就如同孙悟空在大海里搅动一根“金箍棒”，可能使得它与其他行星或地球碰撞，扰乱恒星里的物质，甚至会创造新的恒星物质。
此外，还会发生一个更有趣的现象。现在人们预测的中子星的质量密度是每立方米4×1017千克，而当我们撬动地球时，支点的压力会非常大，以至于可能会导致质子和电子的结合，所有的中子挤在一起，又会创造出一个中子星。中子星吸集伴星质量，达到史瓦西半径，或者两颗中子星，在引力能辐射中损失能量而靠近，合并后达到史瓦西半径（任何具有质量的物质都存在的一个临界半径特征值），最终会诱发黑洞的形成。
所以说，虽然能否撬动地球这一问题很简单，只是需要计算一下各自的重量和动力臂与阻力臂的长短，但是真正实践起来，不仅异常复杂，最终形成黑洞这一结果也可能让我们大吃一惊。

如果每个人都跳起来

一个人撬动地球太麻烦，都说人多力量大，地球上大约有70亿人，总质量约为3630亿千克，如果地球上所有的人同时跳起来，地球能否被跳出一个坑，或者轨道被改变呢？
答案可能会让你失望，因为什么都不会发生。这是因为地球是球体，人们的质量可以看作是均匀分布的，如果每个人在各自站的地方同时跳起来，他们所施加的力会相互抵消，导致在地球上的合力为零。
为了避免出现上述可能会让你失望的情形，我们不妨假设70亿人挤在同一个地方，然后同时间跳起来，这样可以产生更大的振动力量，因为共振现象更容易发生。
美国路易斯安那州东南大学的物理学家做了一番简单的计算。为了简单起见，他假设每个人平均跳30厘米，我们都是在完全相同的点跳起来。计算表明，这一跳跃会产生一个反冲速度，将地球推动一个很小的距离。也就是说，在一秒钟内，地球将移动大概单个氢原子半径的百分之一的距离，这点距离微不足道，地球几乎是没有任何变化的。不过，如果70亿人能一直持续地跳起来，是否地球会保持这一速度挪动，最终我们可以改变地球轨道呢？
现在你不妨想象由弹簧连接着的两个质量不同的物体，如果你把两个物体分开，然后松开，弹簧的拉力又会将二者拉回到一起，更小的质量移动得比更大的快，但二者都会移动回原点。地球和人就是这两个质量不同的物体，而重力就相当于弹簧，当我们落下后，地球和我们都会回到原点。
不过，我们也会闹出一些不小的动静。比如会产生出至少200分贝的声音，足够让每个人的耳膜震碎。同时，还会引发4～8级的地震，以及超过100米高的海啸。除此以外，地球会像之前那样运行，就像什么都没有发生。