人类最高能盖出多高的楼

严伯钧

截至2020年，世界上最高的楼是迪拜的哈利法塔，高达828米，直入云霄。楼底的人看到太阳落山时，对于楼上的人来说，太阳却未落山。

理论上人类能盖出最高的楼是多高？这个问题其实定义不清，因为原则上只要楼的地基够大，就能盖到任意高度。譬如，日本人曾经就策划过一个叫“X-Seed4000”的项目，高达4000米，这已经不是高楼，而是座城市了，能住下100万人。它的形狀跟富士山差不多，预计耗资2000亿美元，但现在这个项目已经被放弃了。只要地基够大，就能盖得非常高，想超过珠穆朗玛峰都没问题，因为盖楼要考虑的主要是底下承受的压力，并且建筑形状如果是下宽上窄，也不太担心大风吹来造成的侧推力。

但如果要造一座高出大气层的楼，光靠地基大就不行了，因为地球有自转。当楼很高的时候，从全地球的尺度上来看，随着高度的增加，楼顶的旋转速度越来越快，如此大楼受到远离地表的离心力会变得非常大。也就是当楼高到一定程度，它受到的重力与离心力的合力方向便会向上。当然，我们在高中的时候，老师会说，只有向心力，没有离心力。离心力不是一个真实的力，而是在一个非惯性参考系中，为了使牛顿定律成立，人为地加上去的一个惯性力。楼越高，离心力就越大，所以当楼高到一定程度，其实连地基都不需要了，离心力会跟楼的重力平衡，楼就可以飘浮在半空。当楼的重心在同步卫星轨道那个位置时，楼就可以直接在地面上飘浮。同步轨道卫星的位置大约是离地心35000千米的位置，所以这样飘浮的大楼，大约可以盖到6万千米高，约为地球半径的9倍。 如果要造得更高，地基要承受的不是压力，而是向上的拉力。问题来了，目前地球上没有那么大强度的材料可以承受住这种张力，但碳纳米管也许可以做到。

碳纳米管是一种纳米材料，把碳原子按六边形的蜂窝状排列，然后再把它卷起来，它的强度是钢的100倍，但是密度却只有钢的1/16，是一种极有前景的材料。但如果楼高到10万千米，估计碳纳米管也承受不住了，这栋楼就只能飞到太空里去了。

其实前面说到的几万千米高的楼已经不是楼了，而是科幻小说中的一个概念，叫作“太空电梯”。很多人可能要问，建一个6000万米高的太空电梯有什么用？我们要用长远的眼光来算算这笔账。人类现在的宇航技术把1000克的东西发到太空里的成本大概是20多万人民币，但如果太空电梯建成了，该成本会降到1000元。换句话说，要是谁先做出太空电梯，从成本优势上来说，地球周围的太空基本就全都是他的了。根据国际法，海拔100千米以上的太空区域是先到先得，别以为太空电梯是个纯粹的科幻概念，它还是有长远的战略意义的。

（夏之炎摘自北京联合出版公司《了不起的物理》）