地心列车是理想还是现实 17世纪牛顿就已研究
http://y0.ifengimg.com/d4a44fff10624b98/2013/0829/re_521e83931ca6e.jpg地心隧道列车是理想还是现实？在科幻电影《全面回忆》中，地心隧道列车好像还是第一次出现在电影银幕上。其实地心隧道列车并不是什么新奇的想法，早在17世纪，英国科学家胡克就写信给牛顿，提出过这个设想，随后进入研究阶段，不过后来两人因为知识产权争议变成宿敌，他们视对方为寇仇再相见分外眼红。到了20世纪60年代，美国科学家保罗-库珀又发表论文，重新讨论地心隧道列车作为未来交通工具的可能性。那么，人类能否在不久的将来建造出地心隧道列车？实现此设想会遇到哪些技术难题？我们可以从两个角度来考虑。首先是几何学方面。我们都知道，在欧几里德几何学中，平面上的两点之间直线最短。但由于地球是圆球形的，而人类只生活在这个地球的表面这个二维球面上，因为二维球面的黎曼曲率不等于零，所以不是平坦的，因此在这上面两地之间最短的距离是一条圆心通过球心的劣弧——当然这最短距离也可以用微分几何学中的测地线方程求解出来。其实这在日常生活中也几乎是常识了，比如我们坐飞机去美国的时候，飞机一般都是朝北极点飞行的，因为这样的飞行轨迹才可以在通过球心的截面上，这就是所谓“大圆”的测地线性质。再比如，中国和阿根廷之间正好隔着整个地球，无论向哪个方向走，从中国到阿根廷都要绕地球转半圈。可是，如果能挖一条通过地心贯穿地球的隧道，那么从中国到阿根廷的旅程似乎会短很多。通过地心的直线轨道在几何学意义上来说是最近的，因为它把一个本来发生在二维球面上的问题拓展成为三维问题了，空间维度的增加带来的福利是能缩短两点之间的距离。这与一般人们所说的时空旅行依赖于虫洞的道理是一样的。但是，这仅仅是从几何上来考虑。 其次是从动力学上来考虑这个穿越地心的旅行方式。而这与引力场的特性有关，最早研究在引力场中做自由落体运动并得到正确物理解释的是著名的物理学家伽利略，他是牛顿的前辈，他在意大利比萨斜塔那里做实验得到了自由落体真谛——物体下落时间与物体的质量无关，而爱因斯坦则在1907年得到了自由落体背后隐藏的重要学术思想，也就是所谓的“等效原理”——惯性质量与引力质量是不可区分的——这引导爱因斯坦最终得到了广义相对论。比萨斜塔从高中基本的牛顿万有引力定律可以算出来，假设地球内部的物质密度是均匀的话，那么从在地球表面任何两点之间打通一个严格笔直的地铁隧道，忽略其他因素的影响，单纯靠引力来运动的话，经过这一个隧道所需的时间都是42分12秒，物体将在隧道里是做来回的往复振动。如果有人跳进这条隧道，他就会在引力的作用下一直加速，到达地心时速度达到最大，然后开始减速上升，当他到达地球另一面时，速度正好减到零。在这个过程中，前半段引力势能转化为动能，后半段动能又转化为引力势能，整个过程不需要消耗额外的能量。另外，穿越地心会受到所谓的科里奥利力的影响。因为地球在自转，所以任何一个穿越地心的直线轨道，只要这个轨道不是通过转动轴，也就是不是经过南北极的话，在这个轨道上高速运动的物体会受到一个非惯性力的作用，这个力在地球的上的表现是“落体偏东”。这个力的存在一开始被法国物理学家傅科用“傅科摆”实验所证实，傅科早年学习外科和显微医学，后转向照相术和物理学方面的实验研究。他于1853年以旋转镜法对光速的测定获得了物理学博士学位，并被拿破仑三世委任为巴黎天文台物理学教授，他是一个非常杰出的实验物理学家。所以在一般情况下，地心隧道列车会受到一个很大的科氏力，因为科氏力的大小与速度以及地球自转角速度的大小成正比，如此高速下落的地心隧道列车在受到科氏力时无法以直线行驶。也就是说，地心隧道的设计必须考虑由科氏力产生的“落体偏东”影响，所以设计地心隧道并不是一个简单的几何学问题，而是一个动力学问题。即使有一天，人类有能力在排除万难后建造出地心隧道列车，也要考虑其实现的多方面成本。理论上，实现空间移动的方式不止一种，没准到那时，这种设想会被瞬时量子传输技术所取代呢！
http://tech.ifeng.com/discovery/front/detail_2013_08/29/29118959_0.shtml#_tansuo_datu 本帖最后由 sonic5188 于 2013-9-1 12:14 编辑
关于地心地铁，我认为不可能走入应用，成本太高，地心密度压力热量不是人类可以对付的，未来1000年内也不太可能！
地球对面的中国和阿根廷的海路距离仅有20000公里左右，不比从马六甲、苏伊士到北美东海岸的距离长。
即便在不考虑工程学的纯理论下，就算科学家和工程师考虑到了傅科摆现象，但还有个更重要的困难，
就是隧道不可能以直线下落方式建设，必须绕过坚固的内地核，原因在于内地核的超固态状态、强大的压力热量和致命辐射。
弧线运动的过程就复杂很多了，会产生大量的摩擦力，不会在地核产生0重力状态，整个运行过程依旧需要消耗巨大的外部能量。
《全面回忆》中虽然考虑到弧线轨道绕过地核，但是列车表现出来状态和弧线轨道根本不一样，
而是简单的套用了直线下落的状态以终于原著剧情，以及电影特效上吸引人的效果。 大刘还有一部《地球大炮》。 成本远高于在地表铺磁悬浮过去，完全没有必要 乱搞地球！ 这只能称为科学知识匮乏时代的臆想。
在当前的知识水平下，继续提出这种不切实际的的胡思乱想，我认为就不能算是科学的态度。 在地球内部旅行，不但要考虑上述高温等问题，由于地幔是运动中高温岩浆的，还得考虑隧道的各种力学问题，远不如使用地上（海上）和空中交通工具合适。不过楼主的意思恐怕是要研讨关于虫洞的问题吧？ txdtj 发表于 2013-9-2 08:29 static/image/common/back.gif
在地球内部旅行，不但要考虑上述高温等问题，由于地幔是运动中高温岩浆的，还得考虑隧道的各种力学问题，远 ...
这是转贴，是原文作者的意思，我的意思在2楼表达的很清楚
sonic5188 发表于 2013-9-1 10:39 static/image/common/back.gif
关于地心地铁，我认为不可能走入应用，成本太高，地心密度压力热量不是人类可以对付的，未来1000年内也不太 ...
不是不可能，是永远也不会出现。穿过地心，也有12000多公里，地面行走，也不过20000公里，能近多少？
本帖最后由 sonic5188 于 2013-9-5 18:48 编辑
很多城市的地球正对面不是另一座城市，往往是海洋，
英国伦敦的正对面不是澳大利亚，而是新西兰东南方的海洋，
正对面两点是陆地的概率不到10%，碰巧都是城市的概率是很低很低的
有图有真相，白色的部分是地球正对面都是陆地的区域，
图中左右部分重复，所以这些白色的部分还要除以2。
地球上也就阿根廷智利对着中国东部，婆罗洲、印尼对着玻利维亚、巴西，
俄罗斯最北边、北美最北部和格陵兰对着南极洲的一部分，
其他陆地都对着大海，只有白色的地区可以造传统意义上的地心地铁。
回归现实，现在最深的钻是俄国的科拉超深钻孔（Кольскаясверхглубокаяскважина）吧？也只钻到12,262米，而陆地上的地壳厚度平均是33km:P 这个还要考虑地震，震一下全埋地里了。。。
还不如发展空天飞机来的实际，先飞出大气层，太空飞一会儿，再入大气层，这快的多 入地更难啊，现在人类还奈何不了这么大的压力和温度去撬开地核。。。。。。。。。
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