如果地球上的所有人同時朝一個方向,同一個節奏行走,地球會不會因共振而被碎?
答:
很有趣的一個腦洞,我相信這個腦洞的來源是軍隊齊步走產生共振把橋震塌的故事。不過我們從兩個方面出發進行考慮,都可以確認地球不會被共振破碎。
地球現在共有大約75億人(2019年底資料),假設每人走路能對地球施加1000N的力(大約兩倍成人體重),那麼總的力是7.5×10¹²N,按重力換算成質量的話,那麼比地球質量6×10²⁴kg小11個量級,還不如一個人身上落了一個原子。注意,是所有人加起來相對於地球,還不如一個原子相對於人類。這麼看來,由於我們每天都被無數空氣分子轟擊而安然無恙,那麼地球顯然更不會有什麼問題。
我們再換個角度,看看共振是怎麼產生的。在震塌橋的故事中,橋的兩端近似於被固定,在橋上齊步走相當於對一個兩端固定的杆(或弦)施加橫向週期性驅動力(物理系本科生可以開始重溫數理方程帶來的恐懼了),而驅動力的頻率與杆的本徵頻率相當。但是對於地球這樣一個球體,在球面施加週期性壓力更像是在一個一端固定(也就是球心)的杆的自由端(球面)施加縱向週期性驅動力。這當然也可以產生共振,但是條件是球面上的力是均勻的,而且與杆的本徵頻率相同。問題是,地球上陸地和海洋的分佈並不均勻,導致人們不可能均勻地踩踏地面,從而對地球施加週期性驅動力。所以共振不會發生,更談不上透過共振毀滅整個地球了。
by 藏痴