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在月球上同時釋放鐵球和羽毛,真的會同時落地?恐怕不見得

在月球上同時釋放鐵球和羽毛,它們會同時落地嗎?

這個問題不管在理論上還是實踐上,似乎都已經沒有任何疑義了。亞里士多德兩千多年前因為說鐵球先落地,後來被伽利略在比薩斜塔上打臉而聲名受損,要不是其它方面的巨大貢獻,要是放在現實這種刻薄的環境里,亞里士多德先生恐怕早就被嘲諷得精神抑鬱,英勇跳樓了。

雖然伽利略究竟有沒有在比薩斜塔上做過實驗其實也很令人懷疑,然而在月球上,阿波羅15號的宇航員確實做過了這樣的實驗。指令長大衛·斯科特拿著一把鎚子和一片羽毛,同時放手,在沒有空氣的月球上,鎚子和羽毛確實是同時落地,完美地詮釋了加速度確實與物體的質量無關。

然而,正如牛頓力學只能在經典環境中起作用,而在超高速和極端重力環境中就要用愛因斯坦的相對論,比如計算衛星軌道可以用牛頓力學,GPS衛星定位則必須考慮時鐘的相對論效應。在最嚴格的理論上,在最細微的層面上,鐵球和羽毛是不是真的會同時落地呢?

答案可能是否定的。

一位名叫卡爾·巴爾蓋勒的美國科學愛好者認為,鐵球的主要成分是鐵,羽毛的主要成分是角蛋白,在月球接近真空的環境中,羽毛會比鐵球釋放更多的氣體分子,這些氣體分子會在它們周圍形成一片極為稀薄的「雲」,這片雲會對鐵球和羽毛產生阻力。由於鐵球的「雲」比羽毛球的稀薄,受到的阻力會小一些,因而鐵球會先落地。其實月球表面雖然說是真空,每立方厘米在白天還是有差不多80000顆氬、氦等氣體原子的,也會對下落的物體產生阻力。

腦洞大開不是?事實上巴爾蓋勒認為,這種力量類似於太空中光帆獲得的光壓,雖然很微弱,但效果也可能很明顯,剛剛在太空中展開的光帆2號,就已經在兩周的時間裡讓軌道提升了3200米;而且鐵球和羽毛受到的阻力差應該比卡西米爾效應大得多,如果我們真的用昂貴的精細儀器來測量,肯定能測量到鐵球比羽毛先落地。

更挑釁的是,這位同學還認為,即使是在理論上,鐵球也應該比羽毛更快落地。因為不管是鐵球還是羽毛,它們在加速落向月球的同時,月球也同時在加速向它們墜落。而鐵球和羽毛也有引力,顯然鐵球引力產生的重力加速度要大於羽毛的,所以月球在墜向鐵球的時候,應該比墜向羽毛更快,從而導致月球先「落到」鐵球上。

當然這些都是純理論上的,現實中你根本不可能發現有任何差異。比如你開著車以120公里的時速前進,你的時間也膨脹變慢了,你能發覺差異嗎?在國際空間站總共呆了803天的宇航員謝爾蓋·克里卡廖夫,相對論下的時間膨脹效應約為0.02秒,這意味著他比一直呆在地球上年輕了0.02秒,但誰又看得出來呢?然而理論上這些現象都是必然存在的,所以在排除那些可控干擾後,即使在理論上,兩個不同質量的物體也可能不會同時落地。

不得不說,這腦洞真是大得驚人,你認同這樣的觀點嗎?

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