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人类最高能盖出多高的楼?

2023-05-30严伯钧

奥秘 2023年3期
关键词:离心力朝向拉力

严伯钧

你见过最高的楼有几层?

摩天大楼是大都市的标志和象征,随着工程和科学技术的不断发展,人类最高楼的记录也不断被刷新。截至2020年,全球最高大厦是坐落在阿联酋迪拜的哈利法塔,高达828米。如果你站在这座楼最顶端,当一楼的人陷入夜晚的黑暗时,你却依然能看到太阳高挂天边。那么,今后还会有更高的大厦问世吗?理论上人类最高能把楼建多高?

其实,谈及理论,只要楼的地基够大够深,楼就能被盖到任意高度,想超过珠穆朗玛峰都可以。因为建造高层建筑,主要考虑的是楼底承受的压力,且如果建筑形状为上窄下宽,就不用担心大风所带来的影响。

日本人曾设想建造一座高达4000米的巨楼,名为“X-Seed4000”,这已经不是摩天大厦,而是一座城市,能住100万人的大城市。在日本人的计划中,“X-Seed4000”形状和富士山差不多,预计耗资2000亿美元,但该计划终究没有落实。

除了地基需要足够大,还得考虑地球的自转问题。

从整个地球的尺度看,由于地球在一刻不停地自转,当一栋楼达到足夠高度时,随着高度的增加,楼顶的旋转速度也会越来越快,大楼所受离心力也会越来越大。当这栋楼高到一定程度时,其所受重力与离心力之合力,将会朝向与地心相反的方向,也就是朝向天空(外太空)。所以,理论上说,当一栋楼足够高时,比如当它的重心与同步轨道卫星在同一个高度时,它的离心力和重力会达到完美平衡,楼可以飘在半空,连地基都可以不需要了。

同步轨道卫星离地心约3.5万千米,所以这样的大楼,可以盖到约6万千米高,约为地球半径的9倍,也就是4.5个地球那么高!从科幻小说的角度而言,这已经不是一栋楼,而是一座“太空电梯”!目前人类把1千克的东西发送到太空需要花费20多万人民币,但依靠太空电梯,则只需1000元人民币!

此时地基要承受的也不再是向下的压力,而是向上的拉力。目前尚未研发出能承受如此大拉力的高强度材料,但未来或许可以依靠碳纳米管做到。

●梁衍军 荐自《了不起的物理》

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