彈指推倒摩天大樓的奧秘

○王 淼

手指輕輕一彈，便能推倒一座摩天大樓，如果你不相信的話，請做下面的小實驗。

首先請準備一些性質基本一致的木塊，按長∶寬∶厚為6∶3∶1的比例削切木塊。這里我們先削一塊長3厘米、寬1.5厘米、厚0.5厘米的小木塊，它重約2克；然后再按每塊比上一塊大半倍的比例削切6塊，即第二塊的尺寸是長4.5厘米、寬2.25厘米、厚0.75厘米……這樣直至第七塊，它的尺寸約為長34厘米、寬17 厘米、厚5.7 厘米，重約3080克。

把這7塊木頭全豎起來排成一排，每一塊與后一塊之間的距離約等于它自身長度的3/4，例如第一塊與第二塊之間的間隔應為2.2厘米，如此等等。現在，您用手指輕輕一碰最小的第一塊木頭，使它倒向第二塊木頭，那么很快就會發生第二塊倒向第三塊，第三塊再撞倒第四塊……的連鎖反應，木塊倒下的聲響越來越大，轉眼之間重3 千克的最后一塊木頭也轟然倒下。不難想象，如果按此比例放大下去，那么豎立的第24塊木頭將是高336米、寬168米、厚56米的龐然大物，與高達一百層（每層以3.3米高計）的摩天大樓不相上下，其重量將達到280萬噸。這樣的巨物就是用十臺推土機也無法推動，而按照上述方法，你卻不費吹灰之力便可以推倒它。

這看起來像奇跡的事實其實不難理解：我們知道每個物體都有一個重心，當木塊豎起時，它就具有勢能，該勢能與重心距離地面的高度有關，重心越高，勢能也就越大；為推倒一塊木頭，我們必須提供能量將它推斜（此時重心升高，勢能增大）到超過一定程度，然后它便會自行倒下（此時重心下降，勢能轉變為下落動能）；這一開始必須提供的能量對于第一塊木頭來說，就是我們手指一彈所產生的動能，而對于以后的木塊則為前一塊木頭倒塌所產生的動能；由于我們選用的木頭每一塊大小只是前一塊的1.5 倍，因此可保證前一塊木頭倒下時能產生足夠的動能去推倒后一塊。

你可能還會奇怪：我們的手指輕輕碰倒第一塊木頭時，只用了幾克大小的力，而第七塊木頭倒下時所發出的力為何卻比它大千倍？其實當您豎起一塊塊木頭時，您所用的力全部被轉化為木塊的勢能而貯藏起來了，當連鎖反應發生時它們才又被釋放出來。