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dulogo 第三十八期问题:重力变化下的生物(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑)

本期Dr.You收到了七位同学的来信。看起来,一半重力下的生物是个吸引人的话题。让我们一起来看看。


Allarem

首先,地球的重力降低一半,即质量下降一半,那么根据万有引力公式得知,地球与月球、太阳间的距离就会变大,导致地球上的光照减小,潮汐的涨水量降低,一年的周期会更长,地磁场磁力下降。引力的下降也会导致空气、水流的冲击力降低。

如果陆地上还有生物:

植物应该是最先发生变化的——植物光合作用的能力更强,就可能进化出吸收全部可见光的叶子,比如说黑色叶子;或者是将能吸收远红外光来维持自身的能量需求。<图1>为了适应温度更低的环境,叶片会更小来减少蒸发,像针叶林。为了获得更多的能量,植物一般会长得更高、更密。

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冷血动物们也得作出进化,否则将是灭亡。因为它们可能照不到太阳导致体温低而行动迟缓,容易被猎杀,植物颜色的改变也会让它们伪装色改变成深色,也更易于吸收太阳能。它们体形可能会比现在小,因为体形大的冷血动物提升体温的时间比体形小的时间长;在耗氧量上,体形小的冷血动物也更占优势。重力降低的影响下,很多冷血动物可能会进化出喷射剧毒毒液之类的技能,因为喷射毒液不需要太大的能量,而且这样更加有效。<图2>

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恒温动物们体形反而会增大,体形大并且增加脂肪层的厚度对维持体温有帮助,肌肉相对现在,肯定力量上会下降很多,引力降低了嘛(可以想象猪更胖了,更好宰了)。鸟类因为空气稀薄,很可能会进化出气囊一样的器官来增加浮力。

引力的下降,更多的陆生动物会拥有滑行飞行的器官,来增加猎食和逃跑时候的速度,说穿了就是它们更懒了。

为什么是如果陆地上还有生物——因为质量下降导致的地球磁场降低,宇宙射线的杀伤力就更强了,很多陆生动物可能因为变异量增大,数量上会很少。我觉得生物们会根据弊害原则退回到海洋。

海洋里:

海洋里的浅海层生物会更加集中在海面,因为各种浮游生物都需要在光照作用下才能存活。而且在全球气候变冷的情况下,原本低纬度的冰盖面积会增大,海平面下降,导致冷水水生动物会向低纬度进发。<图3>漂亮的浅海热带鱼就要消失啦——珊瑚这样的热带动物自然消失后,其生态圈也是要消失的。颜色上,更多的浅海动物会变得背黑肚白——避开天上和水底的威胁,植物颜色也将变得更深。体形上,他们更加不流线型,很可能在头部长出更大的眼睛来探知已经变暗的地球,或者是更多的超声波。鱼类的鱼鳔会更小,引力下降带来的将是更多的类似鲨鱼游动呼吸法,因为腮需要额外的能量,在地球可以得到的总太阳能降低的情况下,额外需求能量是奢侈的。

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而深海鱼类估计因为影响不大,可能样子不会变化。

总之引力下降带来的是没有生气的,处处是深颜色的地球生物。

人类嘛……人类到那时肯定离开地球了,学会飞才100年,就能上月球了,地球重力改变后,大多数生物肯定是要灭绝的,但人类不可能坐以待毙。

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图片来源:

图1:来自www.gdepb.gov.cn

图2:暴雪娱乐公司

图3:google,关键字热带鱼&GIMP了一下


Elora

当现实地球重力变为现在的1/2时...[我是Elora.]

当现在的地球的重力变为现在重力的二分之一时,会怎么样呢?

我猜想,因为地球重力为现有的1/2,所以:

1.空气也许会变得稀薄一些。[这个是我猜的]但气候因植物而定。

2.动物方面:

a.在陆地上生活的动物。在陆地上生活的动物由于重力变小,所以会进化出一些相应的特性,如身 体上用来保持平衡的器官会更发达。其余的我会在下面说到。

b.在天空中生活的动物。基本上,会进化出一些特有的器官。如在飞翔时能够更好的掌握方向等。

c.在海洋中生活的动物。由于在水中生活,所以多是受到水的浮力的影响而非重力的影响[两栖、爬行类除外(因为两栖和爬行类都要上岸,上岸了之后就会受到重力的影响)], 所以我认为生活在海洋里的生物不会有太大的变化[因为天敌和新遇到的环境而进行自然选择的除外]。

3.植物方面:在这里我有两种情况需要讨论一下。[所以就不在这里说了,往下说=w=]

---------------------------------------我是和谐脑小的具体论述的分割线----------------------------------

现在,来具体的说一下刚刚说过的猜想。

由于生物是依赖环境而生存的,因此,就说一下由能够影响气候的植物对其他生物的影响(也就是环境对生物的影响)[不算人类的影响(人类的影响是指人类的破坏)]

设想会有两种形式[因为不会出现同现实地球上一模一样的情况,所以把与地球相同的情况删去,不说了- =]

【鄙人的能力有限,不能自己制作图 所以- =...如下图,和这个差不多,A中的树差不多就能长这样高高大大的样子,不过会有很多此树(纯猜想中...)】

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【比这个图所显示的要茂密些】

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情况A:当重力为现在重力的1/2时,植物生长茂盛,[如图所示=w=]

猜想理由:植物受到的重力是相对于现在地球来说少的。如恐龙时代的植物一样茂盛。因此,对于植物来说,重力减少一半会有利于养分的运输,会长的更快,因此,长的快的植物可以很好的调节气候,使气候变得稳定[请参照恐龙时代的植物生长情况、气候环境=w=]

那么气候就会稳定[在没有外来因素(如小行星撞地球之类的)或者火山、地震等强破坏性的事件来打破这个平衡的话],由此可以猜测动物的体形会比现在看起来要大一些[前提是要能够在自然选择中能够存活下来]并且会更加强壮。例如,会出现比现在看到的高出许多的植物,而大型动物也会变多,也许人类要做出很有力的防范才能保证自己不受野生动物的侵害。既然植物茂盛,那么也不会存在所谓的"空气稀薄"的问题,对于陆地上的动物来说体形、运动速度等都会比现有水平要高出一些。然而却不会较大的影响到海洋动物等生活在水中的动物[这个问题在前面解释过了]。不过注意一下,两栖和爬行类除外。[除非陆地上的动物经由某种方式到达海中,改变了海洋动物的生活环境,进而成为其天敌等等(就是说改变了水中动物的食物链,生存环境或者其他,这种可能性很大。=w=)]对于天空中以飞翔或者滑行等为主的动物,首先它们的肺活量会增大,[这点同在陆地上生活的动物一样,以增大肺活量来保证其大体型的活动,尤其是生活在高原上的动物]并且有羽毛的动物的羽翼也会变得丰满而宽大,[一个是为了更好的掌握方向,这个与风也有关系。而另一个就是平衡性。]为了适应重力减半,它们还要有良好的平衡能力。没有羽毛的就会生长出更宽的“翼”。比如,蝙蝠的“翅膀”会更大更宽一些。

根据以上推论,可大致推测出小鼠在重力减半的情况下的样子[前提是会进化产生出老鼠这种动物=w=]:体形偏大,爪细长,易抓物,尾巴略大(并且会更长,略宽些)

情况B:这种情况是我最先想到的,并且是根据失重来推测出来的。我觉得这种猜想可能不太现实。但是作为科学的一种猜想,还是要写出来。

植物会生长慢一些[因为是以失重为依据],由于重力减半,结出的果实会比正常情况下的多,并且会长的矮小一些。因为植物体内的“平衡石”在正常情况[指重力在正常情况下]下会使植物的根向下生长,使植物的茎向上生长[这个的原因我到现在还没反应过来为什么],当“平衡石”的作用变小时,植物便会开出更多的花[不会开花的就不算,反正我的意思是说,平衡石会从一些方面抑制植物生长。而在重力减半的情况下,平衡石的这种作用便没有这么明显]所以产量会见长。但是由于细胞中的核仁会变少,(原因我也不太清楚)所以生长的要慢一些,并且树木的成活率也许会小一些。

那么动物们会怎么样呢?

果蝇也许会少一些,因为有研究证明,在果蝇雌性配子里的隐性(a)致死的突变发生频率会增加[也就是学生物的时候,可致死突变发生的频率变大的意思]。同时,雄性果蝇的精子也要比在原来的情况[指正常重力]下果蝇所产生的精子要少。因此它的天敌(假设是现在地球上进化出来的天敌)会变少,从而使整个生物圈中这一部分的物种都变的要少一些。 不过,也会出现从未见过的物种,这是肯定的(在情况A里也会有。)这里倒是有人的情况。那么,假设人类已经进化出来。我猜想人类的样子应该是四肢要更细更长,而头要大一些,同时脖子长一些[- =,不是ET...] 但是人类的肌肉不及现在这么发达了[说的是先天的对照,就是用“控制变量”比较,当然,后天训练的除外]并且人类这个时候的抵抗力也要弱一些,因为中性粒细胞[属于白细胞的一种- =..]增多,所以过多的中性粒细胞会引起感染部位的炎症反应[因为过多的白细胞可以引起炎症...(我不知道为什么...)]。从而引起免疫病理损害[这个的意思就是...白细胞是免疫细胞,由免疫细胞(也就是白细胞)引起的对自己身体的伤害就叫“免疫病理损害”]。并且会有可能得到细胞毒型变态反应损害。[参与了速发型变态反应导致的病理损害(我来做简单的解释..意思就是说容易引起一些皮肤过敏之类的病...具体原因弄的我也很迷茫- =...)]与此同时,由于人的肌肉细胞能量下降[因为...因为重力减半了- =详情请参考各大讲外星人的科幻片...],骨质疏松,发病率也极高。那么在重力减半的情况下,现代医学可能会非常发达以至于可以研制出加强人类基因的药物。

不过,鸟类和生活在水里的动物[还是两栖和爬行类除外]的情况与A中情况大致相同。

------------------------------我是第二部分的和谐脑小的分割线-----------------------------

终于写到这里了...

在这里我还要再唠叨一下。

对于动物来说,除了自身的条件(就是先天遗传来的...)以外,还要有适合它生长、交配、繁衍的气候条件以及生存环境。 所以他们自身的形态除了重力改变的因素以外,还会因为外界的环境、天敌、食物等的改变,从而产生相应适合自然选择[也就是适合自己生存的]形态和习性来。

不过我还是没有说的很详细,因为在地球的45.5亿年中,[好吧,生物只进化了40亿年...- =]会有许许多多的适合它生存的变异长出来,因此我所说的只是很片面的一小部分,还有一大部分是受了大环境的影响。[比如通过化石来推测当时生物的生存环境等等,不过现在我没有当重力为原来的一半时的化石- =..所以就没有办法说了...]【这一段可以略过...】

咳咳,综上所述,当重力减为原来的1/2时,不仅生物体会发生一系列的变化,对整体的生态系统、环境等都会有较大的影响,因为我的能力有限,并且条件也不允许我做类似的深入研究- =,所以只是猜想而没有得出更加准确的证明。[其实我自己还是觉得第一种比较好]。于是,当重力发生变化时,我们所见到的生物便是犹如生存在另一个世界中的生物了。


zyc1990122

在不计外星生命(比如氪星的S大叔),神灵等尚无法证实的因素对地球生命起源的影响的前提下,我们可以认为,地球上如现在所见的这种生命形式的产生与发展是由我们星球所处的特定宇宙空间环境所决定的。因此对这种空间环境条件的修改必然会影响到地球生命的产生与发展。

因此,对题设的这个问题,我们不妨分成两个方面去解答。第一是重力变化对地球与生命存在的其他(不含重力本身)物理化学环境的影响,第二是重力变化本身可能对生物体形态结构及功能上的影响

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单纯针对该题第一方面的讨论,我们姑且只考虑重力变化的变量,而默认地球现有的运行轨道(地球质量),地球自转角速度,太阳亮度,太阳质量,周边行星……这些情况。并在尊重牛大叔引力定律的条件下进行。===(因为适当的宇宙环境是生命诞生的最根本基础,因此我们不得不对此做出让步,而代价就是制造了一个体积是今天2√2倍的地球)。

在这些条件下我们不难得出,如果地球的引力只有现在的一半,那么在质量不变的条件下,地球半径将会变成现有的√2倍,在和现在相同角速度的情况下,虽说地表固体液体远未达瓦解速度,但地球引力对大气的的束缚作用还是会会显著降低,而易于流失的大气要想覆盖更大的表面积,显然会使得大气更加稀薄。我不确定这样的引力是否能为地球留住大气(因为我不会算),但是,较小的引力显然使得一些分子量较小的气体(例如氢·氦)容易从大气中逃逸,假设历史上地球仍然获得了如今地球已经获得的水量,那么由于氢的流失,抵达高层大气的含氢分子(例如H2O,CH4,NH3)在太阳辐射的作用下很容易释放出原子氢或离子氢,继而通过热运动逃逸或由于碰撞将氧,碳,氮等原子撞出大气,由于氧·碳·氮的原子量各不相同,因此在这种情形下,地球大气中氧的丰度可能大于现在,同时,由于碳氮的残留,我们的大气很可能被CO2,NO,NO2等气体充斥,剩余的氧可能参与了矿物的形成。

而在这一过程中,氢的不断流失会引发水的不断流失,这对生命的产生与发展带来的影响无疑是灾难性的,我们甚至不能肯定这星球上有足够的地表水可供光合作用生命存在并进化,那么,题设条件下的环境,也许生命只能诞生于深层地下水中,依靠地热能作为能源,并在那里进化出一个较简单的生态系统(物质与空间的限制),那么今天的我很可能会是一个地热细菌,自然不能浏览这个网站,也没有可能在这里发帖,那就太无聊了。

由于我贫乏的知识和薄弱的数学功底,对上文提出的情况的发生,我既无法证实,也无法证伪。那么我们姑且进行第二个假设,即气体逃逸的速度足够慢,或有其他机制,使得地表水能够保存至今。并且大气的温室效应也足以使水保持液态,并且在很久很久很久以前一个意外的发生使得地球上进化出了远古生命,并拥有了能够进行光合作用的有色细菌,于是他们一步一步的占领海洋,并开始了漫长而恢宏壮丽的历程——改造大气。

经过了以亿年为单位的时间变迁,见证了大地如波浪般的起伏,见证了群星在苍穹的更迭,正如我们在这个世界上所熟知的那样,在氧化了几乎所有的地表矿物质后,生物光解水产生的富余氧气将大气中的NH3,HCN , H2S等物质氧化,而氧化产生的部分有毒有害的氧化产物又被其他新进化出来以适应环境的微生物所吸收转化为矿物或有机质被固定下来,于是真正富含氧气的大气诞生了!天空的色彩不再如金星上那样暗淡浑浊,而是变得蔚蓝而澄澈,而海水中的气体成分也在悄然发生着变化,终于,那一刻到来了,在经历了漫漫无边的等待后,生命之树终于从远古微生物的主干喷薄出繁盛的枝芽,向着更加精密与奇妙的方向迈进。

==============================================此处以下引入重力对生物体结构特征影响的讨论

经历了很久我说不完也说不清的过程之后,终于有复杂结构的水生生物被进化出来。

在海洋与湖泊,江流中,由于浮力的作用,重力对生物形态演进的影响似乎并不明显,因此那个地球上初期的水生生物演化乃至脊椎,都很可能和地球上真实发生过的类似。重力的减小虽然没能给浮力的作用效果做出一点贡献,但是,由于重力减小,水的压力环境变得不那么苛刻,穿行于不同深度的水间,需要的强度余量相对也较小,因此水生生物的身体结构也许比现在更脆弱(鱼肉可能更嫩更好吃……)

由于文初提到的因为重力减小,气体流失加快,地球表面积的增大等原因,大气显然会比今天的要稀薄。那么宇宙射线到达地表的量显然也会比今天多。虽然水对短波射线有较好的阻挡作用,但水生生物的突变率仍然应当比现在要高。也就是说,可能产生更多的基因型等待筛选,使得进化变得更高效。同时,为避免遗传物质受到伤害,光合藻类的分布深度可能比现在更深一些,或者他们会进化出像硅光电池表面增反膜那样的结构,再或者他们会进化出一套像保护叶绿体一样的细胞器运动机制,再或者可能是进化出一套遗传物质的高效修复机制。具体会是什么样呢?,我回头问问他们:)

珊瑚类也许不再需要石灰质的骨架来支撑自己的身体,而是会像海绵一样将原生质完全浸泡在水中。(那么谁来长期固定大气中多余的碳呢?如果没有,可能使得大气的碳水平居高不下,产生较强的温室效应。(当然该效应的效果很可能被稀薄大气带来的弱保温作用所抵消)。也许会有类似硅藻的长有硬壳,合成碳酸盐的生物取代珊瑚的历史地位……当然还有很多“或许”,但我们暂且取碳水平降到和今天相似的情况进行下面的讨论)

另外,稀薄大气带来的低温会使的那里的世界注定没有我们的繁荣,有机物的积累相应减缓,高等生物出现的时间也应当比我们的世界晚。和他们那里的“海雪”(海洋中成片下沉的有机物碎屑)相比,我们的也许算得上是暴雪了。这一点在下文对陆地的讨论上有更多叙述

接下来,又经历了很久的历程,海洋植物开始在陆地扎根,接踵而至的是陆地动物。

由于陆生生物的生存环境比水生生物更加恶劣,宇宙射线的作用比在水中更甚。因此一方面扼杀了大量登陆的探索者,另一方面又加快了变异和进化的速度,使得水生生物当中能够更快的产生能更好适应陆地环境的生物。于是生物开始了在半重力条件下征服陆地的进程。

在通过改良表面(皮肤)结构等抗辐射机制的进化后,生物过了浅滩的辐射关。但是想真正踏上陆地,还有一个巨大的挑战摆在他们面前——重力。为此,他们必须进化出足够强韧的结构,但毕竟那个世界的重力比我们这个世界小一半,所以他们身体的支撑结构(动物的肌肉骨骼或是植物的根茎)也许会比我们这个世界的脆弱一些。但如果考虑运动特性的话,这一点似乎值得修改,这在下文会提到。

由于地球密度的降低(原因见前文)岩石的致密程度也许不及今天,也就是说,在陆生植物登陆之前,也许会有更多的风化层有成为土壤的潜力。但这并不意味着那个星球有比我们更丰富的腐殖质土壤。

由于稀薄大气带来的低温注定使得那个世界上的生命不可能像我们的世界上的这样热闹,因此植物征服大地的脚步也会相应减慢。土壤改造的速度也相应减缓。

由于环境资源的限制,那里很难出现大量大型的植物,因此不会有激烈的上层空间竞争,(高层房价会不会便宜?)那个世界的树也就没有必要长得太高大挺拔,而是可以更多的向四周延伸,长成灌木或者压根儿只是草那样的形式以求得更大的受光面积,同时为适应寒冷以及部分地区由寒冷引起的干燥。植物形态及分布的进化结果会和我们现在的冰原及寒带,亚寒带植物模式相似。

在这样的环境条件下,传统意义上的昆虫很难生存繁衍,他们要不然会进化成为拥有恒温能力的全新物种,要么他们就会被全部淘汰,分解有机质的任务将更多的交给细菌真菌。而在我们这个世界大多有赖昆虫传粉的植物在那个世界要么选择风媒传粉,要么选择进化成单性物种。

由于这样的地球环境不支持远古地球温暖潮湿的环境,而那正是我们现有的鸟类的起源——恐龙存在的环境。因而在这样的世界里飞行动物的进化方式可能迥异于我们现在鸟类的状况。为适应寒冷环境并保持较强的运动能力,他们必须是恒温动物。因此他们可能直接由水生哺乳动物一支进化而来,而为了适应稀薄的大气和更大的活动范围,他们可能进化出像鸟一样的羽毛结构,更流线的身体和更好的视力。同时,他们可能进化出较宽阔的翅膀以获得高的滑翔比,来节约宝贵的体能。倘若那个世界没有进化出水生哺乳类,那么,飞行动物的进化也许真的就不得而知了。

虽然由文初所推,较轻气体的流失可能会使大气中氧的比例比现在高,但由于大气稀薄这一不可逃避的现实,生物的呼吸相较我们的世界还是要艰难得多的(像在我们世界的高原)。因此,环境的压力迫使所有的陆生生物进化出更强的呼吸,循环系统。起心肺功能的器官可能更强劲。起血管功能的循环组织可能都深埋组织中,同时,在皮下可能富有更丰富的脂肪以抵抗寒冷。

在那个冷寂的世界里,为适应植物的形态及数量,生态系统应当不会支持数量庞大或是体型巨大的植食性动物存在,那个世界的植食性动物可能相当纤小(像兔子)而且数量绝不会像我们的世界的这么多。因此,肉食性和杂食性的动物也很难保持较大的种群,并且可能拥有高度发达的神经系统和运动能力以保证其高效的捕食。这就使得他们也许需要类似脑的高级中枢神经系统,强壮的四肢以及较为肥硕的身体来为其运动提供必要的摩擦力。(那个世界的审美观可能和我们完全不同)而为承受剧烈运动的过载,他们的骨骼和肌肉可能在动物间的竞争中变得更加强韧,但至少抗重力结构可以稍稍弱一些,这一点对应上文。因此,植食性动物为适应捕食者,也必须加强神经系统的进化。这一切就为智慧生命的产生奠定了基础。

由于在一切细节都未知的情况下进行推断,因此我们不能将地球现有的生物种类强加给那个神秘星球。因此我们也无法精确预测那个世界的生物会有哪些种类,会长什么模样。但是,从那个星球的基本物理化学条件出发,我们依旧可能大体勾勒出那个星球生命演化的轮廓。

在那个星球的生命之树成长过程中,也许会有一种小概率事件发生,一条孱弱的灵长类分支被顺利的保留下来,然后,他们渐渐学会用两足行走,用手去创造工具,用脑去探索自然,接着,他们带着贪婪而凶狠的目光离开了丛林,踏上了征服星球的征程。又是一番沧海桑田之后,也许在那个世界的某个角落,正有一个快要开学的高中生正抱着屏幕,在回答和今天一样的这个匪夷所思的问题。

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后记:

1.由于我可怜的知识储备和仓促的写作时间,如果文中出现不可饶恕的疏忽或是谬误,敬请高手们多多担待。

2.在整个这篇文章中,连我自己也不记得究竟用了多少个“或者”“也许”“可能”“或许”这样的词,但是显然,这类词每次的出现都意味着生物进化到今天的结果可能截然不同。那也就是说,我们的世界是今天的这个模样,本身就是个奇迹;是无数参数的巧合造出的奇迹。而在这茫茫宇宙中是否还有第二个像地球这样的家园能供我们这种生命形式繁衍生息,我们不得而知。那么,在我们能逃往下个星球之前,珍惜眼前的环境,保护这个星球上的资源在如今这个资源环境双告急的大社会背景下,也就变现的尤为有现实意义。

而这,也许正是这道题的现实意义所在吧!

最后,愿我们星球的生命之树永远繁盛。


谢颖知道了

这次的Dr. YOU又给大家出了一道发挥题来挑战各位的想象力,而且科幻的色彩渐浓。要是真的不用费力而又能体重减半的话,想必崇尚减肥的女童鞋会欢呼雀跃吧呵呵。但是实际却远非如此。闲话少说,现在转入正题,展开想象,假设一下重力减半后的地球。

假设一:我们还会存在吗?

首先,重力是由地球对物质所施加的引力除去空气产生的浮力。根据万有引力定律,物体施加的引力由该物体的质量所决定。如果地球的引力减半的话,那也就意味着其自身的质量将会大大缩水。以月球举例,月球的引力是地球的6/1,而月球的质量约7350亿亿吨,是地球的81/1。照此比例推算的话,如果地球引力减少二分之一,则地球的质量约下降到现在的八分之一左右,比火星稍大一点(火星质量是地球的9/1左右,重力是地球的38%)。因此地球的运行轨道将比现在更远一些(在火星内轨道),受阳光辐射相对减少,但仍处于适合生命生存的范围(金星与火星轨道之间)。而且自转的速度会加快一点。

然后,质量减小的地球将与月球渐行渐远。月球在其生成的几十亿年中以其庞大的身躯为地球抵挡了不计其数的陨石撞击,一旦失去这个地球的忠实伴侣兼保镖,地球的命运恐怕难以想象。而且月球的引力也有助于维持地球自转轴的稳定,造成了四季分明的安定局面。要是月亮女神当了逃兵,可能会出现六月飞雪也不一定。

从地球自身的角度来看,引力的减小将对大气层造成深远影响。首先大气的密度会降低,抵御陨石入侵的最后屏障可能会失效。对流层里的风速相对会快很多,出现风暴的几率会增加;臭氧层可能会变薄,紫外线的辐射会加强。地壳运动可能会更加活跃,板块漂移的速度会加快。对于资源方面,可能再也不会有钻石和水晶的出现,至于煤炭和石油会不会形成也只能说是未知数。

由此可见,重力失去一半后的地球是个危险的地方,除了随时防备从天而降的毁灭之王(摩亚?)以外,还有稀薄的空气、剧烈的暴风、致命的阳光和震撼的大地等等艰难险阻妨碍着芸芸众生的生存,虽不至于全数灭绝,恐怕也只能苟活于世。

假设二:我们会变成什么样?

那如果以上的情景并未实现,这个“霍比特版”的地球奇迹般的正常运行至今,上面又是那一番光景呢?

1、地貌:缩水版地球的地貌会是什么样呢?答案是——不好说。因为地质活动的频繁,每过几百万年地图可能就要重版一次,山峰的最高纪录时刻都会变化。两级冰盖的面积和厚度都将大大增加,海洋面积将会减小。

2、植被:随着地日距离拉大导致的气温降低,被子植物将主宰陆地,蕨类等裸子植物不再有机会登场。为了对抗稀薄的空气,地球上的植物进化出了浓密的枝叶,在光合作用的影响下空气中的含氧量将会大增。除了密林与草原外,中高纬度地区的空白将会由苔藓和地衣类植物来填补。

3、动物:这是本次想象力PK中最困难的部分,之前有童鞋想象轻易就能练成飞檐走壁,说实话估计这不太可能了。因为动物最基本的生理机能是根据自身体重来决定的。要是体重降低一半,那心脏的功率也会随之下降,不然就是浪费。这在进化原则中是绝对不会出现的。相信低重力星球上的人(如果有的话)最多也是姚明的同类呵呵,不过他们的力气将比我们小得多。姬十四到了那里也会变成举重冠军(十项全能说不定也能夺冠)。

板块活动的频繁将增加物种混合的几率,各种珍禽异兽都会出现。陆地的动物将更能适应寒冷和干燥,温血的哺乳动物将一统天下,爬行类只能苟活于赤道附近不大的区域中。在山地的动物变得异常灵巧,草原的动物体型也会相当庞大。相应的,掠食者也会适应猎物的体型进化得异常巨大。

海洋动物应该还是鱼类为主,相对低的海水温度更适应磷虾等生物的生长,以此为食的鲸类将大行其道,而且其身躯将会更大更重。还是说那里的海洋里到处都是巨无霸更确切呢?

低重力星球上会不会出现高智能生物,这相信是大家最想知道的。个人推断应该有。因为在低重力星球上环境变化频繁,物种需要不断改变来适应环境,这样会促使智能的发展。灵长类可能还是最终的选择。因为它们更能适应多种不同地区环境的生存。同时海洋生物异军突起也是有可能的。

以上是在下对一个低重力星球的主观推测,由于本人想象力有限,再加才疏学浅,里面肯定有很多不合理的地方,希望大家集思广益,把这个假设更完善。谢谢。


qaecdfg

40亿年前,火星,已经进化出了高级智慧生命,水星,还没有诞生,太阳系内的类地行星只有金星,地球,火星,金星还在逆时针自转,地球上只有一些低级智慧生命,火星上的一些科学家已经发现,地球上的重力是火星的2倍,所以说火星的重力是地球的1/2,火星生物学家爱因思议和他的学生克莱平因聚在一起讨论是什么导致了火星生命是如此这般的,如何让火星环境更适宜火星人的居住等问题,因为这段讨论导致了火星的科学发生了大的飞跃,所以这段讨论被后人记录了下来,等待着地球文明的古文明文字破译机器的出现,来破译出来。

未来某年,古文明文字破译机器终于在计算机的性能瓶颈被突破后,被发明了出来,密码学家卡鲁班破译了古文明文字,发现一块古文明遗迹的石板上记载了一段不为人知的历史,那段历史是在40亿年前,那时候,火星有着蜿蜒曲折的河流,火星的环境和现在的地球差不多,但是火星人和人类有很大的不同,卡鲁班在一次演讲上开篇这样讲。

爱因思议,生于火星年某年,在总结了前人的发现的基础上,在火星上提出了狭义相对论,后来独立的发现了广义相对论,在火星这样条件的星球上,首先发现相对论和量子力学,然后才发现弦论是不可能的,正相反,火星人首先发现的是弦论,而当爱因思议提出相对论的时候,没有人相信他,除了他的学生克莱平因。

克莱平因,一个学习成绩不好的学生,在爱因思议惨遭学术界非议的几年后,痛苦的退出物理界,来到生物界,当上一个生物教授后,做了他的第一个学生。

一次在克同学和爱老师的例行讲课后,克同学被爱老师留下了,看着老师忧郁的眼神,他的脸上盛开了一朵微笑的花,问,听说你在做生物教授以前是做物理的,你提出了广义相对论,但是却没有什么实验来验证他,你能具体说说吗?

爱苦笑道,火星有两颗卫星,一颗距火星平均距离约9378公里,属于人造空间站型卫星,另一颗距火星23,459 千米,是天然的卫星,如果火星的这一颗卫星大些或者距离我们近些,可以形成日全食,那么就可以通过观察星光的偏转来验证相对论,可是不能。如果离太阳较近的地方有另一颗行星,就可以通过观测此行星的进动来验证他,可是还是不能,差点忘了,我留下你是为了考考你学习的如何了,第一个问题,温室气体是什么?

他回答说,毫无疑问,温室气体是二氧化碳类气体,可以吸收大地和天空反射出的太阳辐射,导致温室效应。

问:那么,为何火星那么冷。

答:因为火星的那很小的重力加速度,火星大气的密度不到地球大气的百分之一,所以即使火星的大气层的主要成分是二氧化碳,也产生不了什么温室效应,火星依旧是那么冷。

问:火星表面为何是红色的。

答:火星表面有一层三氧化铁,三氧化铁的颜色是红色的,早期火星是有氧气的,但是火山喷发产生的气体自燃,逐渐火星表面的铁全部被氧化成三氧化铁,火山喷发产生的一氧化碳逐渐变成二氧化碳,氧气逐渐耗尽,所以火星表面是红色的。

问:火星沙尘暴为何比较常见。

答:还是因为火星重力加速度小,所以风稍微一吹就把尘土刮上天了。

问:火星环境如此恶劣,生命为了生存,唯一的可能去处是哪里。

答:只有躲在深深的地层深处,地核的温度给予我们能量,给予我们空间以逃避地表那可怕的昼夜温差和几月不停的沙尘暴,同时还给予我们生命的必须品,地下水。

问:躲在地层深处,导致我们进化出什么特征。

答:在地层深处,你无法点火,因为烟很难跑出去,所以我们进化出身体发光的特征,来为夜晚的黑暗照明。维持我们夜晚的正常生活。

问:什么将会导致你正常的发光能力丧失。

答:在喝大量的水和过量洗澡的情况下。

问:早期火星是有地表水的,水的数量是那么的多,渗透进地下的水也是如此的多,导致无数人丧失正常的发光能力,失去夜晚的工作能力,生病死去,为了避免类似的事情的重演,哪位科学家做出了贡献。

答:伟大的科学家马顿发现了是洋流导致了地磁场的产生,伟大的科学家减里略发现了如果地磁场消失,宇宙射线将会毫无阻碍的进入大气层,轰击海洋里的水分子,导致水的电离,变成氢气和氧气,氢气轻,飞走了,离开了大气,氧气和铁结合形成三氧化铁。

问:如何停止洋流的运行。

答:当这两位科学家提出这两个设想后,火星的地底文明充分验证了此举的正确性,发现,只要让海洋停止流动,那么洋流就消失了,地磁场也就消失了,宇宙射线虽然会肆无忌惮的进入大气层,但是地底人不怕,有那么深的土层可以阻碍宇宙射线的狂轰乱炸,整个海洋的消失给指数极增长的地底人更多的陆地面积,以养活更多的人,毕竟那时统治整个星球的是地底人而不是海洋生物,后来就是整个计划的完成阶段,地底人在经过了无数人的牺牲后,在海洋里竖立起一座又一座的海洋大坝,年复一年,经过了一代又一代地底人的努力奋斗,海洋不再流动,洋流就消失了,地磁场也就消失了,海洋也消失了,火星成了地表没有水的世界,如果有必要到地表去,就穿着宇航服上去,地表下的冰冻水也足够地底文明的水的需要。

问:有必要如此大动作吗,为了避免与水的过量接触,穿上防水衣不就可以了,火星生命难道不可以穿防水衣吗?

答:防水衣在火星文明进化史的早期阶段曾经出现过,不过进化的终极阶段是改变自然,而不再是适应自然,防水衣仅仅是适应自然的一种工具,而让海洋消失却是文明改变自然的一种标志性事件。

问:海洋消失期间,火星文明是如何发现弦论的?

答:海洋当然不是一下就没有了,而是一点点的没有的,海洋面积占全部面积的百分比一点点的变小,在火星的好天气里,天文学家一直在观察星空,他们发现了星空中有一种叫暗能量的东西,在海洋面积占全部面积的百分比为74%的时候,暗能量占全部能量的百分比也是74%,在海洋面积占全部面积的百分比为37%的时候,暗能量占全部能量的百分比也是37%,最后海洋消失了,暗能量也消失了。著名科学家微条斯文发现在火星上观测到的一切都和火星有关,就好像在你心情好的时候看谁都顺眼,在你心情不好的时候看谁都很生气一样的道理,再后来他就发现了弦论。

问:火星人除了可以身体发光这个明显的特征还有其他特征吗?

答:显然火星人的祖先一定是一种会挖洞的生物,因为地表不能生存,地底才能生存,指头的数量越多,挖洞越会磨损,所以他的爪子只有三个指头,所以他们使用六进制,后来发现因为6不是素数,在许多方面使用起来太不方便。所以他们用上尾巴,使用七进制,然后七进制就延续到至今。

问:火星人为何选择一星期7天?

答:火星公转周期是687天,写成7进制是2001,公转周期写成7进制居然只有0,1,2组成的数字,再加上使用七进制,所以火星人选择一星期7天,7星期一个月,7个月一个半年,两个半年就是一年。

问:火星人的数学会是怎么样的呢?

答:所用进制的不同,直接导致数学体系的不同,许多二进制体系很容易的定理,在十进制系统里很难证明,许多十进制系统里很难得到解的非线性微分方程,用其他进制得到解却很容易。

问:火星人的物理会是怎么样的呢?

答:当找到数学方程的解变得容易的时候,物理就会大幅前进,而物理的大幅前进又会给数学带来大幅前进。

问:火星人的眼睛为何会是这样的呢?

答:长期的地底的进化历程导致了眼睛的退化,后来进化出身体发光的特点后,所发出的光也是比较微弱的,眼睛为了要在微弱的光的情况下也可以看清东西,眼睛的瞳孔必须要像猫一样可以变化,瞳孔在光照很强的时候变小,在光很微弱的时候变大。

问:火星人的胡子为何会是这样的呢?

答:长期的地底的进化历程导致了火星人经常钻洞,当洞口的大小小于他的身体的大小时候,他便会卡在那个洞口,所以无论火星人的性别如何,他们一定长有胡子,并且胡子两边顶端之间的距离和他的身体的宽窄相等,胡子有探测宽度的功能,胡子能过得去的洞口,身体就可以过得去。

问:火星人的脚下为何有一大的肉垫呢?

答:在早期火星人的演化过程中曾经经历过极度寒冷的严寒季节,火星人需要挖很深身深的洞才可以存活下来,所以他们非常努力的用他们的手来挖洞,磨的手张了很厚很厚的茧子,就是所谓的肉垫。

问:火星人的仅有的汗腺为何在趾垫之间呢?

答:还是因为极度寒冷,没有汗腺才可以在极度寒冷中存活下来,而趾垫之间出一点汗可以在挖洞过程之中起到润滑作用。

问:火星人的舌头为何是这样的呢?

答:火星人的舌面上的乳突非常有力,颇似锉齿,可把骨头的表面锉平。这也是在严峻的极度深寒条件下进化出的超级的能力,因为食物的短缺,当火星人找到食物的时候,必须把骨头都吃掉,如此才可以生存。

问:为何火星人全身的触觉都很敏感呢?

答:这同样是因为长期的挖洞生涯导致的,挖洞靠的就是触觉,黑漆漆的洞里,可以看到的东西很少,在无数次使用触觉的情况下,触觉就变得很敏感。

问:为何火星人喜欢独居生活呢?

答:还是因为挖洞,挖的洞越小,空气的热量就会消耗越少,然而挖的洞越小,可以住的人就越少,所以大多数火星人挖的洞都只够他一个人住,久而久之,就形成了火星人喜欢独居生活的特点。

爱因思议最后说,这场问答你可以得60分,及格了。


Laoma

这个问题是有两个条件,一个是0.5g,另一个是有生物生存。对于有生物这个条件我们目前只有地球一个参考,所以这里我们不考虑硅作为高分子的骨架也不考虑液态氨等的状态,我们只假设生物以碳氢大型分子、液态水成为主要溶剂(温度大致就确定了),在碳氢氧为主的环境中,氢和氧、氧和碳、氢和碳的氧化还原反应是能量转换的主要形式。能量来源于恒星的光辐射。

在星球表面有液态的水,在常温下,海平面至少要有0.06个大气压的水汽才能保持平衡,而这些水汽分子的平均速度要远小于该星球逃逸速度。从太阳系里的的行星、卫星来看,在离太阳较近、温度接近地球、比地球逃逸速度小的天体中都没有大气。如果进化的时间需要以十亿年来计算,我们猜测该星球的逃逸速度至少要与地球相当,该星球大气如果含有地球上有的气体,则这种气体的分压应该与地球的很接近。

再看看0.5g这个条件,加上逃逸速度同地球一致,通过简单的计算,我们可以得到该星球。直径是地球的两倍,质量也是地球的两倍,密度是地球的四分之一。我们知道地球的密度是5.52克/立方厘米,则该星球的密度是1.38克/立方厘米。我们所知道的绝大多数固态无机物的密度通常都大于这个数,所以可以猜测该星球的核心有一些固体物质;表面是很厚的海洋,没有陆地;海洋中溶解了各种物质;大气比较活跃。

在生命演化初期,大气中应该含有与水的分子量差不多的氨气、甲烷,以及更重的一氧化碳、二氧化碳、氮气、氩等气体,海水中溶解了很多大气中靠闪电合成的有机物质,海水很有营养。分子或细胞体积小、重量轻,在水中粘滞力较大,重力的作用不大,可以想象简单生物的形态与地球上的差不多,植物通过光合作用获得能量,动物捕食植物。随着生物的演化,大气中氧气含量会增多,越来越多的稀有元素沉入海底,海洋变得贫瘠,只有在类似于地球的南极附近、木星的大红斑附近的地方,才有可能靠大规模的洋流把海底的营养物质搅动到海面来,在那些地方才有较多生物。

在水面平静的地方水中营养很少,营养多的地方环境不稳定,漂浮在水面上的植物不太可能出现;海水很深,固定在海底的植物也不会出现。所以食物链最底端的物种只能是浮游植物。

在海洋中由于浮力与重力平衡,较小的重力加速度对海洋生物影响不大。海洋生物可以进化出大型快速的鱼,流线型的身体,尾鳍推动,背鳍、胸鳍、腹鳍保持平衡,游泳速度与地球差不多,具有声音、化学、电场、磁场、光线等感觉器官。海洋深处环境稳定,生物多样性增加,但是生物的个体密度低,食物稀少,每个物种的数量也不多。
在水面跃出水面的鱼,可以滑行地球上四倍的距离,比较容易进化出飞鱼,然后可以从滑翔的鱼进化出振翅飞行的鱼。为适应飞行骨骼、皮毛等都需要进化,肺也会形成,可能成为幼年在水下,成年浮在水面的两栖飞行动物。这种两栖动物的身体长度也比地球的鸟大一倍。

不能使用火,没有制造工具的材料,没有储存东西的地方,很难想象有智慧生命可以进化出来。

当然,地球人也可以殖民一个0.5g的星球,在表面是固体的星球上通过人造密封房子保留大气,房子外面布满太阳能电池。人体的废物通过化学的方法合成食物,生物不是必要的。房子内的即使有生物,物种也都由人工控制,自然选择压力很小。


203lilin

生命到底有多少种形式呢,目前还是未知。因此,我将以地球目前的生命形式为参照试着进行一下讨论。

由于环境与生物是相互影响,相互改造的,同时,就地球而言,必定是先有环境,而后产生的生命。因此,我将先就环境作一下分析。

如果地球上的重力是现实的1/2,而体积不变的话,那么地球的质量与密度必然会发生改变。地球的质量将比现实的小,密度比现实的小(具体小多少不太会算)。那么,地球的活动势必会发生很大的变化。地核可能不会像现在的这么致密,地磁场应该会比现在弱很多。同时,由于引力的减少大气会比现在的稀薄,气压也会较小。另一方面,由于引力的减小,对月球的束缚减弱。月球可能会远离地球(甚至地球不会有月球这颗卫星)。缺少了月球地球的潮汐将会改变,很可能是消失。同时,缺少了潮汐的摩擦,月球的引力,地球的自转可能会比现在快一些,地壳的运动会加剧。

综上,我推测地球的状况会是这样的:地磁场较弱—>太阳风直接吹拂地球。大气较为稀薄。地壳的运动剧烈,不再有每天两次的潮汐和每月两次的大潮。地球自转比现在要快。空气对流要比现在强。大气的流动以及洋流可能与现在完全不同。海浪会比现在更大(一方面是引力的减小,另一方面是剧烈的大气运动以及板块运动)。板块活动剧烈,多有火山及地震发生。气温,我猜想会比现在的地球冷。在环境中的化学元素组成以及分布,也会有很大的不同。

在这样的环境下我不知道能不能产生生命。如果有的话最初应该会在海地的火山周围活动。样子吗,海洋动物的样子应该和今天看到的比较相近(特别是深海水生物)。如果能够发展出陆地上的生命的话,应该能够抵御很强的宇宙射线。动物的话应该有很好的心肺功能(大气比较稀薄)。体型上也许不会很大(太大的体型也许找不到足够大量和持久的食物来源),但应该会比较圆,或者被毛、脂肪较厚。奔跑的速度会更快,或者大多数动物会选择类似于袋鼠的跳跃式前进方式。可能类似于昆虫的动物会占据主流地位。到处是各种各样的大个昆虫以及节肢动物。陆地植物的生长比较缓慢(温度、光照以及养分的原因)。类似于迁徙以及洄游的情况(如果是借助地磁场的)将不会发生。而类似于蝗灾的现象极有可能周期性的发生。

以上是我的猜想。


Dr.Who说:《机器猫》里有一个故事,说大雄和小叮当到了一个重力很小的星球上,变成了超人……《七龙珠》里那些在十倍地球重力的贝吉塔星上的外星人,居然可以和地球人通婚,还生下了强大的特兰克斯……啊,看来这种情况实在是不太可能啊……

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40 Responses to “[Dr.You第38期]读者来信:一半,一半,一半……”

  1. 孤竹牧狼人说道:

    沙发......看来大家思路都差不多......

  2. maokk说道:

    松松垮垮的。

  3. 后来者说道:

    重力要变成现在的一半,质量要变成现在的8分之一,而不是一半。Allarem同学还声明了用到万有引力公式,这用得也太。。。。

    • kangkim说道:

      首先重力改变会影响质量吗?
      从百度百科我们很容易得到质量的定义,这是要讨论这个问题的前提。
      还有作者用到牛顿的万有引力定律,大部分人也说到了这个话题,但是引力只是牛顿的个猜想,还没得到证明。我觉得大家是不是能试着用更高的高度去着眼科学。要做到这样,我们必须得先脱离高中课本,试着抛开牛顿。

      • Marmelader说道:

        因果关系错了
        质量的存在才是产生重力的原因
        不应该从地球的质量方面来探讨

    • allarem说道:

      哎呀……没想到已经出来了……公式嘛我不清楚如果只用我高中那点可怜的物理知识怎么是推导错了,本身质量不变,星球半径不变,只有行星质量下降一半才可以嘛……F=GMm/r^2没记错的话。

      La Mouette的说法其实我也支持,因为因果关系不正确,我也只好猜是质量下降了。(我是没耐心看完那长长的回复了……)
      凡事认真是好事,大家要鼓励一下嘛。(= -||可能是我习惯了FCCTT里的qqchun的认真了……)

      猜想嘛,真要证明……估计要花上一辈子了
      Dr.U也没有说明要严格符合逻辑和目前人类知识,就此可以认为是无责任猜想,觉得不合理可以下次也投稿,互相竞争和学习学习。

  4. 黏液传说说道:

    少写点嘛……

  5. 后来者说道:

    强烈建议dr you以后限制字数在500字以内。

  6. 橙色波浪说道:

    重力比现在弱,密度会降低……不过能否长得更高更大,这和重力没关系吧,这个是和自然生存选择的联系。

  7. hman说道:

    没有实验党的强人了?

  8. hman说道:

    没有实验党的强人了?

  9. La Mouette说道:

    不同意Allarem的说法,任何质量的天体都可以在地球绕太阳的轨道上运行,(有一个显而易见的事实能够简单地说明一下:可以知道地球周围的某固定轨道上有许多同步卫星,这个轨道就在赤道面上,这些同步卫星只有同一个轨道,如果照Allarem所说,这些卫星必须有同一个质量,否则有的就要飘走,或者坠落,但现实显然不是这样,那么多同步卫星不可能都一样重。)问题的关键是Allarem理解错了行星运动定律,我想知道为什么Dr. Who没有将一些显见的错误加以纠正。所以质量变成一半,地球绕太阳轨道不会改变,只是月亮绕地球轨道半径变长。后面的各种说法就要相应调整。
    对于第二位Elora的说法A,我认为动物体型更大并不是因为气候好了,而是更直接地因为重力小了,也仅仅是因为重力小了,与气候没什么关系。植物会长得更高,也是这个原因,至于会不会真的调节气候,我不觉得有必然联系。
    对于所谓的平衡性说法我也觉得很不对。比方跳到水里,模拟小的重力。万一人身体歪了,人有更多的时间回复平衡,那么平衡性应该是不需要那么大。所以我的结论是恰恰相反的。
    后面的“平衡石”说法,真的是无稽之谈。我可以告诉你,植物并不是朝着地球引力反方向生长,之所以看上去是这样只是因为那里有阳光,因为土壤里是不发光的,所以植物没有这种平衡石,只有趋光性。我再顺便告诉你,为什么植物朝着光的方向生长:因为植物体内可以合成生长素,生长素见光分解,所以如果植物没有朝着光的方向长,而是长歪了,那么,朝光一面的生长素会分解,背光一面的不会,就会生长,那么表现出来结果就是趋光。以上的所有内容都可以在高中生命科学教材中找到,我实在是不知道那么无知的人也竟敢妄发言论。
    zyc1990122说法很可笑,我认为,大气中氧含量更多表现为生物行为,而非物理现象。我可以解释一下这句话:现代大气中的各元素之所以呈现这个分布是因为原来大气里面也没有很多氧气,后来原始生物产生很多废气——氧气,所以逐渐诞生了我们这样吸废气的生物。所以,尽管我同意你说重力减少过的地球束缚不了更多大气,但跟大气成分构成到底是什么根本没有关系。
    至于氧跟水的关系就跟无稽了,古大气成分构成已经告诉了我们古代大气里面没有很多氧气,难道因为这样水就变少了?生物就很难生存了?那怎么会有现在的你。
    然后我想问一下为什么植物的果实变多了,动物的精子变少了?我觉得真的不惑,要猜想也是需要根据的,不是你想多就多,少就少;太随意了吧,而且你也没有说明原因,沦为瞎蒙。
    但至少有一句话我觉得你说的很对:“由于我贫乏的知识和薄弱的数学功底”。
    然后是辐射,这根本不是问题,之所以现在我们受不了更大的辐射是因为当初我们这些生物就是生活在这个辐射水平下的,我们受不了是因为会突然变强,如果原来就是较高水平的,那么本身就可以进化出适合的身体结构;同样,如果辐射原来一直很弱,那么即使是现在我们所受的辐射,先天不足的假想生物也受不了,这完全自然而然,自有而有,不是问题。
    我可以负责地告诉你,树木高度的限制是毛细现象和重力制衡的结果,所以重力变小了,树木是必定长得高的,而不是相反。
    后面的也没什么可看的,说的点太多太杂,不值得一一反驳。
    谢颖知道了犯了同样的错误,轨道半径应该是不会变的,看来我有必要推导一下,这个高中物理教材里面也肯定有。万有引力等于向心力:G引力常数,M太阳质量,m行星质量,r是行星绕太阳轨道的半径,(轨道看成圆轨道,如果严格考虑椭圆轨道,有相似结论)GMm/(r^2)=m(v^2)/r=m(w^2)r=mwr=4m(pi^2)/(T^2)=……所以无论怎么看,m都可以销掉,结论是轨道半径与角速度,线速度和周期,他们之间有着密切的联系,但是一旦其中某一个确定,其他三个量也都随之确定,而且皆与星星质量无关,最多与恒星质量有关。这也是为什么只有地月距离才会增加。这个简单得看看书就可以会了,但你们都不看不想,还乱说。
    qaecdfg虽然讲得有些是对的,但也有很荒唐的。
    第一个明显的是关于卫星的问题,说不能出现日全食,这个最多延缓广义相对论的证明,甚至都不会延缓他的诞生,如果能够理想的有同等条件的话。意思是说,广义相对论的起点不是日全食时,太阳周围星光出现的位置,这个理论对于所有宏观存在质量的具有普适意义,所以只能说日全食是验证该理论极佳契机,即使没了日全食照样是可以验证的。比方说引力透镜,就是远处有个暗的(就是不发光)大质量天体,更远处有以个亮的天体,两个在视场里很接近,看起来(暗的肯定本来就看不见)有许多打碎的亮的以为是星系,但是,那时肯定也有光谱分析了,“星系”里面不同的“恒星”有着几乎一样的光谱特征,这几乎是不可能,而且如果看过相关的图片,引力透镜可以打碎出几十个亮斑。这种现象是又不是少数,所以只能说是一个星体,才会是有如此类似的光谱。能解释一个星体发出的光被“打碎”的理论只有广义相对论。所以我们可能会等一段时间,等望远镜足够好,能够进行光谱分析之后,才能验证广义相对论,但绝对不会说验证不了。
    后面还有,看得我很无语,怎么就这水平胆子还真么大,乱说得很。只能说艺高人胆大者盖寡,妄自尊大者众矣。

    • Elora说道:

      好了好了- =...我谢谢你先- =...没联系就没联系吧- =好冷酷好残忍的人T-T...新生的小草都被你踩坏了-0-,我都没自信心了~真是的....一点都不敏感的人~~~

    • 囧某说道:

      别评论了的说,下次给Dr.You 发言吧,大评论家...

  10. La Mouette说道:

    更正一下,在公式推导的时候,轨道半径什么的,应该是“皆与行星无关”,而非“星星”,打字打错了

    • 水龙吟说道:

      纠结一下,你会什么不给DrU发信呢。。。。。

    • Shea说道:

      在你的计算中,你事先已经做了一个近似M+m≈M,否则地球的质量是无法消去的。事实上,在天体力学的二体问题中,系统的半长径和系统的能量有关。而系统的能量(动能+势能)直接和天体的质量有关。因此天体的质量改变,其轨道半长径必然要发生改变。

      • La Mouette说道:

        我没有做近似,什么是M+m≈M,我不懂

      • La Mouette说道:

        我觉得可能是这样理解:如果模型简单一点,就考虑日地,地球在圆轨道上绕太阳旋转,太阳在圆心,但并不是严格地太阳质心就在圆心。日地连线以其质量按比例来确定旋转中心,也就是说太阳的质量大约是地球的33万倍,如果认为33万倍是一个精确值的话,那么轨道中心应该是在日地连线靠近太阳一侧,距太阳质心约33万+1分之一处,大约是离太阳日地平均距离/(33万+1),即14 960万千米/(33万+1)=453.33200千米。而太阳半径是695 500千米,意味着,虽然轨道中心在太阳内,但也与太阳质心不重合。如果地球质量减半,那么轨道中心距太阳14 960万千米/(33万)+0.5=453.33265千米,照这个算,差了0.6米多。当然以上数据都是近似,实际可能不是0.6米多,但可以保证原始质量和减半质量的地球两种轨道半径相差确实在这个数量级,而且顺便可以知道如果地球质量为原先的八分之一那么差的更少。也就是说因为地球质量减半所导致的轨道半径变化在是现在轨道半径的1/1471亿,确切地说是变远了1/1471亿。如果说太阳辐射功率是P,则地球所处的地方的单位面积辐射功率P0=P/((4/3)pi*(r^3)),P0正比于1/(r^3),r是日地距离,r增加了1/1471亿,则辐射功率减少了1/((1471亿)+1)^3,约是10^-36。也就是说因此导致的单位面积辐射功率减少了10^-36。
        现在都是圆轨道的情况,如果是椭圆轨道,有相似结论,而且也一定在这个数量级。相比之下,如果说地球重力减半的原因是密度不变,地球半径减半,那么地球吸收的总辐射量为原先的四分之一的效应远超过因为轨道变化所引起的辐射量的下降。这时,如果地球真的半径减半,那么质量为原来的八分之一,那么单位地球质量所受的辐射为原来的两倍,所以应该是更容易吸收辐射能。
        换一种情况,如果地球重力减半的原因是半径不变,密度减半,则质量为原来的一半,辐射总量不变(因为半径不变),所以单位地球物质质量所受的辐射还是原来的两倍。
        将这两种情况综合考虑,无论是因为地球半径变化,还是地球密度变化,只要地球重力为原来一半,那么单位地球物质质量所受的辐射均为原来两倍。
        所以,最终结论是,没有考虑到shea所说的因素所导致的轨道半径变长是我的错。然而事实是这个效应十分微弱,相比之下,其他效应更显著。那么我昨天说的结果还是基本正确,过程有疏忽,之所以结果基本正确得益于太阳占了太阳系中99.8%以上的质量,否则shea更有道理。

      • La Mouette说道:

        我又看出一种说法,就是你说“否则地球的质量是无法消去的”,我这里的消去,请注意,这是有公式的,GMm/(r^2)=m(v^2)/r=m(w^2)r=mwr=4m(pi^2)/(T^2)=……,我消去的东西是在万有引力定律里面的地球质量和在作圆周运动所需要的向心力中的地球质量,消去的方法是在这个连等式上同乘1/m,只要地球质量不严格为零,即使是相对无穷小,这个连等式依然成立。变成了GM/(r^2)=(v^2)/r=(w^2)r=wr=4(pi^2)/(T^2)=……不是说近似m+M=M才消的,这是两回事。所以确实与质量无关,任何质量的物体放在这个轨道上都可以跟地球一样运行。

  11. 猫猫说道:

    我……服了

  12. La Mouette说道:

    我突然又看出一种说法,就是你说“否则地球的质量是无法消去的”,我这里的消去,请注意,这是有公式的,GMm/(r^2)=m(v^2)/r=m(w^2)r=mwr=4m(pi^2)/(T^2)=……,我消去的东西是在万有引力定律里面的地球质量和在作圆周运动所需要的向心力中的地球质量,消去的方法是在这个连等式上同乘1/m,只要地球质量不严格为零,即使是相对无穷小,这个连等式依然成立。变成了GM/(r^2)=(v^2)/r=(w^2)r=wr=4(pi^2)/(T^2)=……不是说近似m+M=M才消的,这是两回事。所以确实与质量无关,任何质量的物体放在这个轨道上都可以跟地球一样运行。

    • Shea说道:

      所以确实与质量无关,任何质量的物体放在这个轨道上都可以跟地球一样运行。

      是吗?那好,我们极端一点。把地球换成一个质量远比太阳大得多的天体,甚至与无穷的天体,它还能和原来的地球一样绕太阳转吗?

  13. La Mouette说道:

    怎么打不上去。。。。
    我又看出一种说法,就是你说“否则地球的质量是无法消去的”,我这里的消去,请注意,这是有公式的,GMm/(r^2)=m(v^2)/r=m(w^2)r=mwr=4m(pi^2)/(T^2)=……,我消去的东西是在万有引力定律里面的地球质量和在作圆周运动所需要的向心力中的地球质量,消去的方法是在这个连等式上同乘1/m,只要地球质量不严格为零,即使是相对无穷小,这个连等式依然成立。变成了GM/(r^2)=(v^2)/r=(w^2)r=wr=4(pi^2)/(T^2)=……不是说近似m+M=M才消的,这是两回事。所以确实与质量无关,任何质量的物体放在这个轨道上都可以跟地球一样运行。

    • Shea说道:

      GMm/(r^2)=m(v^2)/r

      在这个式子中你已经用了M+m≈M这一假设。

      • La Mouette说道:

        我不觉得这个公式已经用了M+m≈M这一假设,左边是万有引力公式GMm/(r^2),参看这个http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E4%B8%87%E6%9C%89%E5%BC%95%E5%8A%9B&variant=zh-cn,然后绕太阳运动所需要的向心力是m(v^2)/r ,参看http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%90%91%E5%BF%83%E5%8A%9B&variant=zh-cn,绕太阳运动所有的向心力由引力提供,没有近似吧。。。
        还有上面一句话,这个确实是我说得不对,不能说任何质量,如果和太阳相当的话,就不对了。我可以更正一下,现在太阳质量是地球的33万倍,可以认为是太阳质量远大于地球,所以只要地球的质量远小于太阳,都没什么太大问题,这个效应还是很小的。这个我说的不对。
        还有就是v=wr,w=2*(pi)/T,如果不考虑相对论效应,这两个是没错的,后面直接代入就是了。

      • La Mouette说道:

        所以我说太阳质量占整个太阳系的99.98%以上很重要

    • Shea说道:

      GM/(r^2)=4(pi^2)/(T^2)

      由这个式子可以给出另一个“矛盾”。根据上面的这个式子,它其实等价于给出了质量和绕转周期以及半径的关系。对于太阳-地球这样的系统,如果以太阳为参考点,根据地球绕太阳的公转周期和半径可以计算出太阳的质量。同时,根据运动的相对性,如果以地球为参考点,根据太阳的“绕”地球的转动周期和半径也能计算出地球的质量。对于这两种情况,r和T各自分别相等。于是你通过计算就会得出“地球的质量和太阳的质量相等”的结论。但是如果你把上式中的M换成M+m,问题就不存在了。无论选取谁做参考,计算出的都是系统的总质量。

      • La Mouette说道:

        T会相等,r不会相等,r应该是圆周运动轨道半径,如果说R是日地距离,所以地球绕太阳的r是r0-r0/(1+33万),太阳绕地球的r是r0/(1+33万)。
        我现在看是近似的了,不过我后面不是也说了,如果不近似,我也算过差多少了,这个效应不是主要的。

  14. lige说道:

    “首先,地球的重力降低一半,即质量下降一半,那么根据万有引力公式得知,地球与月球、太阳间的距离就会变大,导致地球上的光照减小,潮汐的涨水量降低,一年的周期会更长,地磁场磁力下降。引力的下降也会导致空气、水流的冲击力降低。”

    重力降低一半,质量不会变,变的是重量
    G=mg

  15. cmhdlut说道:

    我伤心的发现,当地球质量减半时,将无法吸引月球(地月距离趋近无穷大).

    • La Mouette说道:

      不会飘掉,设想地球重力减半可以有两个主要办法,密度减半,半径不变,则质量减半;或者密度不变,半径减半,地球质量变成八分之一;其他情况都可以皆与两者之间,就是说地球质量必定要变少,就是变少多少。如果说这个过程是一下子发生的,瞬间引力不足以提供维持稳定轨道的向心力,那么随着月球绕地轨道半径不断增加,这个时候引力会变小,但所需要的向心力也会越来越小,直到最后稳定下来,所以应该不会飘掉

      • cmhdlut说道:

        考虑到月球能量守恒,一旦地球质量减半,月球必然脱离地球,更不用说地球质量减到1/8了.

  16. Saint_proer说道:

    我记得有种说法说恐龙时代的空气密度较现在的大,氧气含量也高,所以才会出现巨大的植物,因为只有空气密度较大时巨大的植物才能存活(具体原因记不清了)。如果重力降低空气密度也随之降低,我认为不会出现太大的植物

  17. kangkim说道:

    如果大家要讨论的是物理问题,那么我以为牛顿的万有引力本身就有缺陷,既然如此为何我们还要一群人忙碌的拿出高中的万有引力定律来相互反驳。要讨论这个,首先我们是否应该证明引力的存在,然后说明是什么能量源给引力提供了能量(注:能量守恒)。,再来可能屏障引力吗?甚至制造出反引力装置,使人类“免费”的向大自然索要吗?
    但是貌似楼主更多的是想说明地球的一些参数改变那么会引发的一些生物学的问题,那么在物理上的这些分歧大家自然也就没必要讨论了。楼主也就没必要解释这些参数到底是因为什么改变了,不是吗?但是这么以来似乎文章和题目又存在了重大偏差。
    最后我想说,多是爱好者,将就吧。。。

  18. smigrsnt说道:

    精彩!
    精彩!

  19. Elora说道:

    话说...- =咱敢不敢回复的时候弄这么长...- =真是的- =都不知道写的是什么了,晕了吧唧的。

    再话说。其实重力变了的话~~~海洋里面的生物不会全都没反应的,[比如某先海后陆再海的某物=w=.]以及受到环境影响的说法- =;;;实验的话,囧,反正我是没恁多钱呢- =[T-T,MP3都买不起的我....]这期为什么对手好强大的说!- =;;;;呃~~好棘手呢~~=w=

    这个呢- =物种要是说起来很麻烦的- =囧,这么晚了我也就先省省,等到明早儿说得了=w=.oh-yeah.还要牵扯到进化、变异和物种选择。以及物理和化学- =[喂喂~~我的特长是生物!!(拍案)生物生物!!!哪知道地质学!!!]

    咳咳~~话说~
    还是很和谐的么=w=,oh-yeah~~垫底万岁~~=w=
    oh-yeah

  20. Elora说道:

    好多设想都要考虑到的话~~那就得要综合着来了,只是仅仅的说物理的“星体”- =之类的吧- =,是行不通的。=w=,因为主导的是生物啦~~哦咔咔~~=w=

    算了...我还是回去垫底吧,垫底万岁- =....

  21. [...] [Dr.You第38期]读者来信:一半,一半,一半…… [...]