科学|将一个绝对圆球放在一个绝对平面上,接触点有多小?无限小?

在初中物理课堂上 , 我们知道了一个圆球与一个平面相接触的部分只有一个点 , 但在现实之中 , 我们所看到的却并不是这样 。
无论是足球、篮球 , 还是铅球 , 它们与地面相接触的部分似乎很大 , 即便仅凭肉眼观察 , 我们也可以确定它们相接触的部分绝不仅是一个点而已 。 不过这也没什么好困惑的 , 毕竟足球、篮球以及铅球都不是绝对圆的球体 , 而地面也不是一个绝对平的平面 。
那么 , 如果将一个绝对圆的球体放置在一个绝对平的平面上 , 它们相接触的部分就真的是一个点吗?这个点又有多小呢?首先 , 我们要明确这只是一个假设性的问题 , 因为在这个世界上是不存在绝对圆的球体的 。 所谓球体 , 就是以圆的直径为中轴旋转而成的形状 , 而真正的圆形在世界上是不存在的 , 就更不要说球体了 。

科学|将一个绝对圆球放在一个绝对平面上,接触点有多小?无限小?
圆形并不存在吗?是的 , 世界上并没有圆形 , 而只有正多边形 。
我们所熟悉的正六边形、正八边形等从外观上看起来与圆形相差甚远 , 但如果我们继续增加边的数量 , 比如100边形、1000边形 , 那么用肉眼看起来它就是一个圆 , 而我们平时所说的圆也正是这样的多边形 。 无论看起来多么的圆 , 只要我们将其不断放大 , 就一定能够看到它的边 。
那么什么是真正的圆形呢?真正的圆意味着每一个点与相邻的两个点之间都存在着弧度 , 而这里所说的“点”意味着一个无限小的单位 。 用笔在纸上点一下是不是一个点?当然不是 , 这个点是由无数点组成的一个不规则图形 。 现在你明白世界上为什么没有真正的圆形了吧?而从数学角度来看 , 如果真正的圆存在 , 也就说明圆周率是可以算尽的 。

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世界上没有绝对的球体 , 同样也没有绝对的平面 , 不管多平滑的表面 , 只要不断将其放大 , 就会变得粗糙不平 , 所以将绝对圆的球体放在绝对平的平面上 , 在现实中是无法办到的 。
如果我们真的找来了绝对圆的球体 , 将它放置在绝对平的平面上 , 它们相接触的部分也不会是一个点 。 为什么呢?因为世界上任何物质都是具有一定弹性的 , 不论是木头 , 还是钢铁 , 所以球与面接触的部分一定会发生形变 , 平面会略微向下凹陷 , 而球面也是如此 , 并且球体会嵌入平面凹出的坑中 , 不过这种形变可能极其微小 , 小到我们根本无法用肉眼看到 , 甚至将其放大数倍也无法看出端倪 , 但客观上这种形变必然存在 , 也一定存在 , 所以球与面相接触的部分仍然是一个面 , 而并非一个点 。

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当然了 , 我们也可以再为这个问题增加一个新的假设性条件 , 那就是球和面都是由绝对刚体打造的 。
什么是绝对刚体呢?就是在受到任何外力的影响下 , 都能够保持初始状态而不发生任何形式的形变的物体 。 绝对刚体只是一种物理学概念 , 在现实世界之中是不存在绝对刚体的 。
现在我们就将一个由刚体打造的绝对圆的球体放置在一个由刚体打造的绝对平的平面之上 , 会发生什么呢?这一回两者相接触的部分的确只是一个点 , 而这个点的体积为“无限小” 。 这样的情形只会发生在理论和想象之中 , 因为只是“无限小”这三个字就将现实世界的全部可能堵死了 。 为什么这么说呢?因为无限小的接触面积就意味着另一个事物会成为“无穷大” , 而这个事物就是接触点的压强 。

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所谓压强 , 就是物体受力大小和受力面积之比 , 当受力面积成为“无限小”的时候 , 也就意味着压强变为“无穷大” , 这真是一件有意思的事 。
【科学|将一个绝对圆球放在一个绝对平面上,接触点有多小?无限小?】世界上没有任何东西可以承受得住“无穷大”的压强 , 即便是宇宙中密度最高、质地最硬的白矮星和中子星也不可能承受得了“无穷大”的压强 。 另一方面 , 球体和平面又被定性为不会发生形变的绝对刚体 。 也就是说 , 我们在用可以摧毁一切的无穷大压强去攻击不会形变的绝对刚体 , 会出现怎样的结果 , 是任何人都无法预测的 , 这已经超越了目前人类对于物质的认知 , 究其原因 , 是因为这个问题本身就是假设性质的 , 而在这个假设的问题之中又引入了很多假设的条件 , 所以最终也只能得到一个超越认知、难以理解的假设性结论 。

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