將地球打穿跳進去，既不會穿過地球，也不會停在地心

地球是一個近似于球形的天體，我們之所以能夠在這個大球上如履平地，完全是因為地球的引力作用。

宇宙中的天體是沒有上下之分的，無論我們身處地球上的任意位置，地心的方向就是下，而宇宙的方向就是上，所以位于地球兩個相對點上的人，雖然互為倒影，但每個人的感覺并無不同。既然地心的方向就代表了下，那么如果我們把地球打穿一個洞，然后再跳進這個洞里，會發(fā)生什么呢？

如果是一個普通的洞，跳進去必然會從洞的另一個出口跌落，但地球不同，地球的引力方向是指向地心的，所以跳進去的人顯然不可能穿越到地球的另一端。那么是否會因為地心的引力作用而停留在地心呢？同樣也不會。要尋找這個腦洞問題的正確答案，我們還要從簡諧運動說起。

簡諧運動這個名詞，很多人可能并不熟悉，但是我們應(yīng)該記住，簡諧運動是最基礎(chǔ)的運動，任何周期性運動最終都可以分解為多個簡諧運動。

那么到底什么是簡諧運動呢？彈簧運動是簡諧運動最好的代表，當(dāng)一根彈簧放置在一個地方的時候，它是處于一種平衡位置之上，也就是說靜置的彈簧的長度就是彈簧的平衡長度。當(dāng)我們?nèi)ダ煲桓鶑椈傻臅r候，彈簧的彈力會將彈簧向回拉，我們一放手，彈簧就在彈力的作用下開始做收縮運動，但是彈簧并不會收縮到平衡長度就停止，由于彈簧本身的回縮是加速運動，所以回縮的幅度會超過平衡長度，彈簧被壓縮了，彈簧被壓縮后，速度逐漸下降，直至停止，然后又會在彈力的作用下回彈，回彈又再次超過平衡長度，就這樣，彈簧圍繞平衡點來回壓縮拉伸，呈現(xiàn)周期性運動。

彈簧圍繞平衡點來回壓縮拉伸，但最終會停下來，這是因為阻力的作用所致，如果在沒有阻力的理想狀態(tài)下，那么彈簧的周期性運動將會永不停歇，這就是簡諧運動。

為什么說簡諧運動是最基礎(chǔ)的運動呢？因為所有周期性運動其實都是由簡諧運動組合而成的，一個典型且便于理解的例子就是圓周運動。假設(shè)有一個物體圍繞圓心做順時針圓周運動，它從九點鐘位置開始，運動到三點鐘位置，再運動回九點鐘位置，這就是一個橫向的簡諧運動，平衡點就是圓心。同時，當(dāng)這個物體從12點鐘位置運動到六點鐘位置，再從六點鐘位置運動回12點鐘位置，這就完成了一個縱向的簡諧運動，平衡點同樣是圓心，所以圓周運動就可以拆解為兩個相互垂直的簡諧運動，不僅圓周運動，任何呈現(xiàn)周期性的運動都可以以不同的方式拆解為數(shù)量不等的簡諧運動。

理解了簡諧運動，我們就可以回過頭來思考那個穿過地球的腦洞問題了。

地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)是相對復(fù)雜的，在現(xiàn)實之中，人若想穿越地球，肯定會被地心的熔巖物質(zhì)燒成灰燼，然而既然是一個腦洞問題，就讓我們把這一切都忽略掉，我們就假設(shè)地球是一個內(nèi)外密度相等的球體，內(nèi)部也沒有什么熔巖，穿越地球的過程也不受其它阻力的影響。

當(dāng)我們將這樣一個理想的地球打穿，人跳進去之后，會受到一個來自地球的引力，在地心引力的作用下，人會加速下墜，當(dāng)人到達地球中心時，雖然來自地心的引力作用已經(jīng)消失，但由于人是一直處于加速運動之中的，所以并不會在地心停留下來，他會穿過地心，轉(zhuǎn)而進行減速運動，隨著人不斷向地球的另一端移動，速度也越來越慢，在到達地球另一端時，速度會變?yōu)榱恪?/p>

當(dāng)人到達地球另一端后，由于速度為零，并且受到了相反方向地心引力的作用，所以人會開始向反方向運動，再次經(jīng)過地心，回來最初的那一端，然后會不斷重復(fù)這一過程。

很顯然這個穿越地球的腦洞問題就是一個簡諧運動。所以我們可以得出結(jié)論，如果打穿地球跳進去，人既不會穿過地球，也不會停在地心，他會以地心為平衡點，做周期性的簡諧運動，在不考慮其它阻力的情況下，此運動永不停歇。有趣的是，簡諧運動作為最基礎(chǔ)的運動，其周期是可以計算出來的。在穿越地球的這個腦洞問題之中，周期與人的質(zhì)量是沒有關(guān)系的，只和地球密度以及萬有引力常數(shù)有關(guān)，所以任何人，或者說任何質(zhì)量的物體穿越地球所需要的時間都是相同的，而通過計算得出，以地心為平衡點的簡寫運動周期約為84分鐘，而從地球一端運動到另一端是半個周期，也就是42分鐘，也就是說人或物體借助于自然的引力作用只需要42分鐘就可以到達地球的另一端。