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趣味物理学
1.1.1.6.18 没有重量的人
没有重量的人


变得像羽毛一样轻,甚至比空气还要轻,(人们通常认为,羽毛比空气要轻,实际上,羽毛非但不比空气轻,还要重上几百倍。羽毛之所以能够在空中飘荡,仅仅是因为羽毛的表面积非常大,羽毛运动时受到的空气阻力,要远远大于它的重量)摆脱恼人的重力束缚,自由自在地升到高空,想去哪里就飞到哪里——这是我们许多人儿时的梦想。但是,这时我们通常会忘记一件事,那就是人之所以能够自由地在地面上活动,只是因为人比空气重。实际上,就像托里拆利所说的,“我们就生活在大气海洋的最底层”,那么,假如我们由于某种原因突然变轻一千倍,变得比空气还要轻,就不可避免地要飘到这个大气海洋的表面。那时候,在我们身上发生的事情,就会与普希金笔下的“骠骑兵”遇到的情况一样:“我把整瓶酒都喝光了,信不信由你,我突然像羽毛般地向上飘了起来。”在这种情况下,我们就会升到几千米以上的高空,一直上升到稀薄的空气密度同我们身体密度相等的地方为止。而自由自在地游遍高山大河的梦想也会完全破灭,因为,在挣脱引力的桎梏后,我们就会成为另外一种力量——大气流的俘虏了。

在作家威尔斯的一部科学幻想小说中,就曾经描写过这种不同寻常的情况。一位异常肥胖的人千方百计想要减肥,小说的主人公恰好有一个神奇的药方,可以让胖人摆脱自己过多的体重。这个胖子向他讨得了药方,把药服了下去,于是,当那位小说主人公去探望这位老朋友的时候,出乎意料的情况让他大吃一惊。他敲了敲房门:


很久都没有人来开门。我先是听到了钥匙转动的声音,然后传来了帕伊克拉夫特的声音:

“请进。”

我转动手柄,打开房门。当然,我以为会看到帕伊克拉夫特。

可是,您知道吗?他不在房间里。书房里面乱七八糟,盘子碟子乱放在书籍和文具之间,好几张椅子倒在了地上,但是帕伊克拉夫特却不在这里。

“我在这儿呢,老兄!请关上门,”他说道。这时候我才看到他,他在门框上边,靠近门的角落里,好像有人把他粘在了天花板上。他的脸上充满了愤怒,还有恐惧。

“如果动一下,帕伊克拉夫特,您就会掉下来,摔断脖子的。” 我说道。

“如果那样的话,我倒是会很高兴。”他说。

“像您这样年纪和体重的人,竟然迷恋上了这种体操。但是,见鬼,您在那里抓得住吗?”我问道。

但是我突然发现他什么也没有抓,而是漂浮在上面,就像一个气泡一样。

他努力地想离开天花板,顺着墙壁爬向我这里。他抓住了一只木版画的框子,但是画框掉下去了,于是就又重新飞回到天花板。他撞到天花板上,这时我才明白为什么他身体的凸出部分都沾满了白灰。他再一次更小心地试图利用壁炉爬下来。

“这种药,”他气喘吁吁地说,“好使的太过分了,差不多把全部体重都减掉了。”

这时我才恍然大悟。

“帕伊克拉夫特!”我说,“您需要的是治疗肥胖,但您却一直把它叫做体重。好了,等一会,我来帮您。”我对他说。然后,抓住这个不幸的人的胳膊,把他向下拉。

他在屋里面到处跳来跳去,想找一个地方站稳,这情形真是太好笑了!这与在大风里想拉住船帆的情形非常相似。

“这个桌子,”不幸的帕伊克拉夫特说,他已经跳得精疲力竭了,“非常结实,还很重,请把我塞到桌子下面去。”

我照他的话做了。但即使被塞到写字台下面,他还是在那不停地摇摆,好像一只系在绳上的气球,一刻也不能安静下来。

“显然,有一件事情,”我说,“无论如何您都不能做,就是不能去到屋外,如果您突然想出去走走,走到屋外,您就会飘起来,越来越高。”

我的想法是他必须适应这个新的状况。我暗示他,学会在天花板上用两只手走路,大概也不是太困难的事情。

“我没办法睡觉。”他抱怨道。

我告诉他完全可以在床的钢丝网上装一个软褥子,用带子把所有贴身衣物绑在上面,把被和床单也捆在床的边上。

我们给他搬来了一架梯子,还把食物放到书橱顶上。我们突然产生了一个非常高明的办法,使帕伊克拉夫特可以随时回到地面上,这个办法其实很简单,就是把《不列颠百科全书》放在开放式书橱的最上一层的,现在,只要胖子随便抽出几卷,把书拿在手里,便可以落到地板上来了。

我在他的家里呆了整整两天,手持摇钻和铁锤,在这里为他制作了各种各样巧妙的辅助设施:在房间里面拉了一根铁丝,使他能够碰到叫人铃,等等。

我坐在壁炉旁边,他还是悬挂在自己最爱的角落上,在窗帘旁,正在把一张土耳其地毯钉到天花板上去,这时候我想起一个主意来:

“天呐,帕伊克拉夫特!”我大声喊道,“我们所做的这一切事情都是多余的!在衣服里面装一层铅衬里,不就一切都解决了吗!”帕伊克拉夫特高兴得差点没哭出来。

“去买一块铅板,”我说,“把它缝在衣服里面。还要穿带铅掌的靴子,手里再提一只实心铅块做成的大手提箱,那一切就就绪了!那时候您就不必被关在这里了,您可以到国外去,可以去旅行。而且您永远也不用害怕轮船遇险,因为到时您只要把衣服从身上脱掉一些或者全部脱掉,您就可以在空中飞行了。”


所有的这一切乍一看完全符合物理学定律。但是,不能不对故事中个别的细节提出异议。最重要的异议就是,即便体重完全消失了,胖子也并不可能升到天花板上去!

事实上,根据阿基米得定律,帕伊克拉夫特,只有在他的衣服以及口袋里的所有东西的重量比他那胖身躯所排开空气的重量小,才能飘到天花板上去。人体体积那么多的空气重量是多少,这是不难计算的,只要我们能够回想起:我们身体的重量与同样体积水的重量差不多。我们体重大约是60公斤,同样体积水的重量也差不多是这些,而通常密度的空气的重量比水要轻770倍,这也就是说,跟人体体积相同的空气的重量为80克。就算帕伊克拉夫特先生很肥胖,恐怕也不会超过100公斤,所以,他所排开的空气也不会超过130克。难道帕伊克拉夫特身上的衣服、鞋子、钱包以及其他东西的总重量会不超过130克吗?当然不可能,这些东西一定会超过130克。如果是这样,这位胖子就应该停留在房里的地板上,虽然会处于十分不稳定的状态,但是,至少不会像“系在绳上的气球那样”,飘到天花板上去。只有在脱光衣服后,帕伊克拉夫特才会真正飘到天花板上去。如果穿着衣服,他应该更像一个绑在跳球上的人;肌肉稍微用力,轻轻的一跳,就会把他带到距离地面很高的地方,如果没有风,就又慢慢地落下来(关于跳球详见本作者《趣味力学》一书第四章)。