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树木不能顶到天

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:但烟囱的高度是直径的26倍,黑麦秆的高度却是直径的500多倍。通过一系列复杂的计算我们可以得知,如果让大自然建造一根像黑麦秆一样的管子,其直径也应该在3米左右,只有这样,才能使这根管子的强度与黑麦秆一样,这与通过人类技术建造的烟囱并没有太大区别。

德国有句有趣的谚语:“多亏了大自然的关照,不然树木就会顶到天了。”那么大自然是怎样“关照”树木的呢?

我们选一株牢固的树干作为研究的对象,假设它的直径增加了100倍,同时高度增加了同样的倍数,那么树干的体积和重量也会同时增加到1003倍,即1000000倍。树干的截面积决定了其抗压能力的大小,现在树干的抗压能力增加了1002倍,其每平方厘米面积的截面要承受100倍的负载。可见,如果树干高度增加的同时,其几何形状却仍旧是老样子,它就会被自己的重量所压倒[27]。外形完整高大的树木,它的高度和粗细的比值要比矮树的比值大。但由于树干的不断增粗会导致整棵树“体重”的上升,这也就意味着树干下部所承受的负载的加大,所以树木并不是无休止地长高的,它应该有个高度极限,超过了这个高度极限的树木,就会被自己压坏,这就是为什么树木不可能“顶到天”的原因。

麦秆的强度非比寻常,比如黑麦。黑麦的麦秆有多粗?非常细,只有3毫米,但它却有1.5米那么高。我们知道,在建筑物中,最细最高的是烟囱,它的平均直径是5.5米,高度却达到了140米。但烟囱的高度是直径的26倍,黑麦秆的高度却是直径的500多倍。当然,我们并不能因此就说大自然的产物比人类技术的产物更完美、更优秀。通过一系列复杂的计算我们可以得知,如果让大自然建造一根像黑麦秆一样的管子,其直径也应该在3米左右(见图89),只有这样,才能使这根管子的强度与黑麦秆一样,这与通过人类技术建造的烟囱并没有太大区别。

图89 a是黑麦秆,b是工厂烟囱,c是假想出的高140米的麦秆

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