@ 2014.03.10 , 23:17
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WHAT IF:运动距离最大的人造物体

就人造物体而言,旅行者一号是运动路程最远的物体吗?它确实是目前我们所知道的距离地球最远的人造物体。但是,如果与运行多年的超高速离心机或发电机涡轮的运转里程相比,答案还是如此吗?
——Matt Russell

宇宙飞船的飞行速度远远快于超高速离心机的运转速度。宇宙飞船的飞行速度是以公里每秒来衡量的,它们能够一直保持这样的飞行时速。相比而言,机器零部件的运行速度则很少超过百米每秒,这也意味着机器零部件的运行速度远远落后于宇宙飞船。但是,上述问题的精确答案其实取决于我们所采用的参照物。来来来,我们来看看对于不同的参照物,结论会是如何:

以太阳为参照物

就所有跨越太阳系的物体而言,旅行者一号是最慢的人造物体之一。它的平均飞行速度只有16公里每秒,不及地球绕日转动速度的一半。

是不是觉得有点奇怪:速度快到足够脱离太阳系引力的宇宙飞船,飞行速度居然比无法摆脱太阳系引力的地球慢?但是,如果将太阳系当作一个吸引了众多行星的漩涡,这个问题也就迎刃而解了。旅行者一号在自身动力及其他行星的作用力之下,提速摆脱了这个大漩涡,在冲出漩涡之后,便安然地漂浮于水面之上。

也就是说,每辆1997普利茅斯小型厢式旅行车捷龙(Voyager)的行驶里程都多于旅行者一号。
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以这个标准进行衡量的话,运行距离最远的人造物体并不是宇宙飞船,而是在地球上存在时间最长、绕太阳运行距离最远的物体。已知的最古老的人造物体是260万年前埃塞俄比亚的石制工具,迄今为止,它的绕太阳运行距离约为250光年。

相比而言,飞行距离最远的太空探测器(很可能是已报废的水手10号,它在一个相对小的轨道里绕太阳运行了几十年)的飞行距离却仅为几个光天,旅行者一号记录在案的飞行距离连12光时都不到。
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以地球为参照物

按这个标准衡量的话,埃塞俄比亚的石制工具再次夺冠。这些石制工具所处的位置接近赤道,它们随着地球的自转以每秒460米的速度累积了4光年距离。

以地球表面为参照物

这个旋转参照物把石制工具的距离瞬间清零了(谁叫它赖在地上几百万年没动过)。与此同时,远离地球的宇宙飞船成了一个悲剧,它们在遥远的彼端以地球的自转速度绕着地球旋转,二者相对静止,距离为零。但这无关紧要,因为以此为参照物的话,美国的先锋1号地球卫星成了赢家,该卫星发射于1958年,对于地球表面而言,其运行距离大约为88.88亿公里。

正常的速度,不考虑任何奇怪的空间或地球自转等等

首先,考虑以直线方式运行的物体。有很多的这类物体,例如,一辆在长岛行驶了300万英里的沃尔沃汽车。还有很多也行驶了较长里程的交通工具——例如长途飞机——不过跟这些交通工具相比,赢得很可能是人类。

美国联合航空Ron Akana在63年的职业生涯中飞行了2千多万英里,他很可能是飞行里程数最多的人类;有些海员就算终身都生活在海面上也很难拥有跟Ron Akana相匹敌的距离长度。

有些火车车厢或是火车上的东西可能拥有更大的距离,但是任何一种交通工具都不可能拥有1亿英里的距离。

旋转的事物则是另一回事。

让我们先看看硬盘的盘片吧。一个转速为每分钟7200转的3.5寸硬盘相当于每小时运行了80英里。硬盘都有一个使用寿命的,特别是那些使用频率高的硬盘,因此我们可以估算出硬盘外缘使用寿命内所运转的距离为数百万英里。

能源行业中也有一些不错的竞选者。风力涡轮发电机的涡轮边缘运行速度快于汽车,涡轮的使用寿命也有几十年。即使考虑到风力涡轮发电机不是全天候工作,它的运转距离也高达数百万英里。

飞轮储能技术中所使用的光盘转动速度甚至比风力涡轮发电机更快。飞轮的使用寿命高达几十年(通常是在真空中工作),其转子的速度在1马赫以上。这样计算的话,一个飞轮的转子边缘的运转距离高达九位数(以英里为单位)。

离心机的边缘拥有更快的转速,特别是那些用于铀浓缩的离心机。事实上,那也是现有材料所能够承受的最快旋转速度。

每种材料都有一个临界的旋转速度,一旦超过这个临界速度,材料就会被玩坏。对于最结实的材料而言,例如如碳纤维和凯夫拉(俗称防火纤维),由其制作而成的旋转圆柱体外围边缘所能承受的最高速度在每秒1-2公里之间。考虑到这些材料和精密技术出现的时间差仅为半个世纪,因此离心机所拥有的最大运转距离大约是十亿公里(实际记录的距离肯定低于估算)。这也是铀浓缩工艺中所用的离心机为什么一定是钛离心机:铀浓缩过程中离心机的速度要很快,只有特定的材料(即钛)才能承受这种高速。

总而言之,铀浓缩工艺中所用的离心机,以其“一生”高达亿万英里的运行距离,获得了冠军。

转速究竟多快?

那么,运行时间最长的离心机到底拥有多大的运动距离?
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很遗憾,我(原文作者,下同)不知道。

通常,我不会这么轻易放弃,但是如果我有办法精确估算不同国家的实验室运行铀浓缩离心机的速度和时间,那我也就不会在这写博客了。
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无论如何,有记录在案的离心机运行距离肯定远远低于许多人造物体的,包括埃塞尔比亚石制工具、国际航空站、水手10号和捷龙汽车。

不管怎样,以一个机油行驶3000公里的标准,捷龙汽车都已经耗了数百万机油了。
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认真你就输了,这个问题就随它去吧。

本文译自 xkcd,由译者 小脑袋 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 15+1

  1. 亚克西
    @3 years ago
    2347839

    高科技呀!!

  2. 悻木
    @3 years ago
    2347848

    其实没看懂 ( ⊙ o ⊙ )啊!

    [11] XX [0] 回复 [0]
  3. 2347856

    认真你就输了,这个问题就随它去吧。

    [34] XX [2] 回复 [0]
  4. 我叫薛定谔
    @3 years ago
    2347860

    位移和路程的关系是什么啊。。。

  5. 千钧浮云
    @3 years ago
    2347861

    硬盘每“秒“7200转?吓尿了

    [29] XX [2] 回复 [0]
  6. 大脚丫
    @3 years ago
    2347864

    位移:两点直接的距离。 路程:物体运动的距离。

  7. 2347866

    妈的,高中物理没学什么是位移吗?

  8. pudding卡迷
    @3 years ago
    2347967

    科技长文,翻译得不容易啊。只有第一段没看懂。

  9. 我要去乌克兰
    @3 years ago
    2348040

    这篇你就不应该翻,搞得大家都没意思

  10. 2348062

    “每秒7200转的3.5寸硬盘”-----小编,这不是每秒,是每分钟,请修正。

  11. 大粪奇
    @3 years ago
    2348374

    我文化低,我就是来看看~

  12. 培根煎蛋
    @3 years ago
    2348447

    作者:总之,我就不说旅行者号是跑得最远的,你咬死我啊

  13. 坐怀不乱
    @3 years ago
    2348503

    这是赤果果的troll文嘛

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