假如地球中空會怎麼樣？

若真要在如此龐大的殼裡生活，其場景恐怕會和網上謠傳的大相徑庭……

這是最荒唐的陰謀論之一：地殼南北極存在兩個洞可以通往地球內部，裡面和科學家主張的相反，是完全中空的。在龐大地殼的內側，混住著猛獁象、恐龍、喇嘛和百慕大三角的失蹤者——並且，出於某種不甚明了的原因，這類理論總會有那麼一兩點瘮人的元素，在幕後操縱一切的亞特蘭蒂斯的「高等人種」，或者一小撮從二戰中逃脫的納粹分子……在這中空的地球內，一個微型太陽位處地心。因此，地殼內部無論何時何地都是正午。

可這樣的世界真正面貌是怎麼樣的呢？天真一點的可能會認為一旦到達中空地球的內側，就會被腳下的物質所吸引，正如我們在真實的地球上被地心引力所吸引著一樣。於是我們正常站著，頭朝向中空地球的球心。

不幸的是，在這種姿勢下，我們頭頂還有另一大塊物質——地球另一邊的地殼——也吸引著我們！這引力有多大呢？

有一條大家可能從未聽說過的物理定理叫 「殼層定理」。依照牛頓推演出的這一定理，對跖點的物質和我們腳下的物質對我們的引力大小相同。結果就是兩個引力相互抵消，我們不受任何一方影響！

猛獁象飄在空中？

或許這很令人吃驚，但是「 」是所有力共有的性質，意思是說力的大小與距離（r）的平方成反比，比如電磁力或萬有引力。換句話說，如果兩物的間距 r 翻倍，相互作用力大小就要除以 =4。這條物理定律不可避免地導致中空星球內的萬有引力被完全抵消。

不知道亞特蘭蒂斯人像宇航員一樣飄在空中生活是否自得其樂，但幾乎可以確信，猛獁象應當是不樂意的……同理，內部的太陽也會四處遊盪，沒道理乖乖待在中央。話說回來，若然這些「世界之主」喜歡生活在遊盪的火球下，甘願冒著隨時遭遇大火燎原的風險，那就是他們自己的問題咯！

相信許多人聽到過，一艘自轉的宇宙飛船會因離心力產生一種「人造重力」，就像甩動細繩時，繩末的石塊受到一個向外拉的力一樣。鑒於地球 24 小時自轉一周，就此推測這對那些球內居民可能同樣適用倒也順理成章 ：他們應該會受自轉影響「貼」在地殼內側。斜坡上的生活話倒是沒錯，但你們會發現這也沒什麼舒適性可言。

首先，我們在地表受到的真正引力方向指向地心，因此處處和地面垂直，與之相反，離心力則使物體遠離旋轉軸。結果就是，人造重力的垂線僅在赤道附近與地面垂直。其他地方垂線相對於地面都是傾斜的。

具體來說這意味著人們會感覺身處斜坡：在北緯約 45°下方生活就像常年踏足在傾角約 45°的坡地上……至北極附近，這條垂線幾乎和地面平行。

那兒的居民，如果你們想像得出的話，就彷彿走在垂直的牆壁上！更糟的是，因為離心力大小和圓周運動半徑長短成正比，所以各處離心力大小都不一樣。

即使在赤道附近離心力最大處，其大小也只有在地表受到真正引力的 1/288：一名普通的青少年在那兒體重讀數可能只有 200 克（畢竟是一個地球大小的殼，24 小時自轉一周）。稍微玩玩跳山羊之類的遊戲就有可能釀成悲劇，將冒失的玩伴甩向「天空」——地球中央——別忘了，那兒遍布著太陽核聚變產生的可怕氣團。

致命的理論

這還沒完。我們知道地球的質量約為 千克。若是地球真如知名天文學家愛德蒙· 哈雷所言是中空的，且地殼厚度為 800 千米，那麼地殼必定是由密度極大的物質組成的，每立方米大約14000 千克。所以既不是岩石（2000~3000 千 克 / 立 方 米 ），也 不 是 鐵（7874 千 克 / 立 方米），甚至也不是鉛（11344 千克 / 立方米）。

唯一符合要求的物質就是錇，這種柔軟的銀白色金屬密度恰好相符。不巧的是，錇具有極強的放射性，後果就是誰都無法倖存……讀到這裡，相信諸位都已明了，綜前所述唯一能得出的結論就是地球是實心的。

可是我們就不能揮揮魔杖，造出一個更宜居的中空星球嗎？好，咱們來試試。

神秘的恆星

首先，我們來關注一下內部太陽的問題。「地球空洞說」中的微型太陽實際上是不可能存在的，因為一顆恆星需要達到一定的質量，其核心的氣體才能被壓縮和加熱，直至引發核反應，恆星的能量也由此而來。其質量至少應有太陽的8%，其直徑則應達到地球的10 倍左右：我們需要一個比預期大得多的外殼才能裝得下！

假設有一個半徑為 170 萬千米的中空星球，這樣其內側每平方米接受的太陽能才會達到當下地球的水平（溫度不高不低，生活舒適宜人）。這顆星球自轉一周需要將近 23 個小時，赤道地區的人造重力和地球引力相若。其表面積是地球的 7 萬倍：需要在其中嵌入海洋、建造城市、廣種農田，尤其不可忘了安裝太陽能板！因為居於中央的這顆矮星即便亮度僅為太陽的 1/8000，中空星球也會吸收其全部能量，地球則不同，僅僅截獲了太陽向四面八方發散的輻射能的幾十億分之一，其餘的都白白浪費了。因此，中空星球每時每刻接受的能量是我們地表目前水平的 10 億倍！足以發展出璀璨文明了呢，不是嗎？

球體世界

想法看起來很吸引人，1960 年，英國物理學家弗里曼·戴森推測外星文明可能已經建成了類似的球體定居。不過，他自己也指出，如果在這樣的結構內部引力被抵消了，那麼其表面也不可能有引力。

因此整體建築都會被壓向中央的恆星，力的大小是岩石能承受的 1 萬倍（就我們剛剛想像的球體而言）。即使是結構如碳化鎢或是鑽石之類硬度登峰造極的物質也會化為齏粉 ！

這就是為什麼戴森設想的是一個由數十億太陽能板和其他航天器組成的雲狀戴森球（或說戴森雲），能夠攔截光線並提供足夠的宜居面積。這個結構的每一部分都穩穩圍繞恆星轉動，恆星則坐鎮中央，而不是像在「中空的地球」里那樣到處遊盪。

近幾年，天文學家因一顆名為 KIC 8462852 的恆星激動不已（參見本刊2017年 5 月號《宇宙新大陸》），其亮度變化與眾不同，似乎有龐大的物體周期性地擋住了光線……就像有戴森雲環繞該星。可能性最高的原因就是在那一帶有大量彗星邁著微醺的步伐亂竄。可是誰知道呢，在這浩瀚太空中沒準就有外星人好端端地生活在中空的世界裡！

撰文 René Cuillierier

編譯 歐歌