返回

文章详情

388年前,伽利略揭示了人类巨人为何不能存在

Hacker News2026年8月15日 13:15

传说中,曾经有巨人游荡在地球上。在荷马的《奥德赛》中,奥德修斯遇到了独眼巨人,即波塞冬的独眼儿子,生活在一个巨大的洞穴里,饥饿且愤怒。他一只手抓住人和羊,整个吞下。在亚瑟王的时代,一个聪明的年轻男孩获得了“杰克杀巨人”的称号,凭借他的聪明才智智胜并击杀了各种困扰土地的“巨人”。另一个杰克,或者可能是同一个杰克,闻名于种下魔豆,爬上随之而来的豆茎,来到云端的城堡,巧妙地击败了栖息在那里的一位巨人。所有这些传奇中的巨人都有类人形态,他们进行的活动一般也都是人类的活动——走路、踩踏、跳舞、搬运重物、奔跑等等。他们的行为和移动方式类似人类,只是在更大的规模上。但是,如果人类巨人真的存在,他们能够以这种形态生存吗?在他于1638年发表的基础性著作《两种新科学对话》中,伽利略论证了这种对巨人本质的民间理解是根本错误的。他认为,这种庞大类人类生物的概念,简单来说,物理上是不可能的。为了开始他的论证,伽利略请我们想象一根坚固的橡木结构梁。这根梁可能被用来支撑重物——例如一堆砖块或一块巨大石头。他接着请我们想象一根更大的橡木梁,按比例放大,材料和比例相同。自然而言,更厚、更坚固的橡木梁会支持比同种木材制成的细梁更多的负荷。但它能支持多少更多呢?更大的梁是否能够支撑同样放大的负荷?我们是否应该期待更大的梁去支撑放大的砖块或石头呢?伽利略巧妙地论证了不——更大的梁不会支撑同样放大的负荷。实际上,他声称,在某一足够的规模下,梁甚至无法支撑自己的重量!他的论证依赖于关于如何在不同维度上进行放大的细致观察。伽利略首先观察到,梁的承重能力取决于其横截面积,因为梁的破坏涉及其在横截面上的断裂。由于面积随线性因素的平方比例放大,一根放大10倍的梁——长度、宽度和深度各按10倍放大——将具有比之前大100倍的横截面积。换句话说,放大10倍的梁是100倍更强的!它将能够支撑比较小的梁大100倍的负荷。这乍看起来似乎很不错。但是问题在于,对于给定的材料密度,负荷的重量由其体积决定,而体积则与线性因素的立方成比例。因此,将砖块或大石头的负荷按10倍的线性因素放大,将导致体积增加1000倍——一块放大10倍的石头重1000倍。伽利略将这些观察带入它们自然的冲突之中。放大10倍的梁是100倍更强的,但同样放大的负荷却变得1000倍更重。如果较小的梁本来承载了最佳负荷,那么放大的梁将无法支撑放大的负荷——甚至没有接近!它只能支撑十分之一。伽利略认为,任何给定的梁在达到其足够放大尺寸时,将无法支撑甚至自己的重量。梁的强度与平方成比例,但梁自身的质量与立方成比例,因此在足够的规模下,梁将仅仅因其自身的重量而过于沉重。现在回到巨人。想象巨人的骨骼在一定程度上充当结构“梁”,支撑着其身体质量、肌肉和肉体。如果巨人的骨骼是由与普通人相同的材料制成,那么他的力量并没有按比例放大。他得出的结论是对巨人来说是灾难性的:显然,如果一个希望在巨人身上维持与普通人相同的四肢比例,他必须找到一种更坚硬、更强的材料来制造骨骼,或者他必须承认与中等身材的人相比,他的力量有所下降;因为如果他的身高过度增加,他将会因自身的重量而跌倒并被压垮。同样,放大版的木梯也无法支撑放大版的巨人爬上去;放大的剑对这样的巨人来说将太重无法举起;放大的盔甲将太重无法穿戴;放大的木房屋无法支撑自己的屋顶;放大的木椅子甚至无法支撑自己,更不用说坐在上面的巨人;放大的餐具也将无法承载。因此,伽利略的论证清楚显示了人类巨人存在的物理不可能性。

赞助内容

NordVPN Next-gen Antivirus

本站免费、广告极少。如果觉得有帮助,可以请我们喝杯咖啡 —— 任何金额都对持续运营有实际帮助。

请我喝杯咖啡