从撬动地球到太空大炮未来可能建造的“超级工程”

人类能够设计建造的最大的工程是什么?1603年，一位耶稣会修道士发明了一台只用绳索和齿轮就能将整个地球提起来的装置。格林伯格见证了耶稣会修士所写的所有数学著作，格林伯格的工作类似于现代科学杂志的编辑。他谦虚而高效，而且总是想去解决问题。他的理由是，因为10倍力矩的齿轮装置可以让一个人举起10倍重的东西，那么使用24倍力矩的齿轮组，他就举起地球，尽管速度会非常缓慢。

像任何重视理论而不重视实践的学者一样，格林伯格省略了那些令人讨厌的细节: “我不会编织那些绳子，也不会细想齿轮的材料，或者齿轮应该悬挂在什么地方: 因为这些是琐事，留给别人去研究。”

你可以在这里看到格林伯格理论上齿轮组的样子。

自从我们有了数学，像格林伯格这样有远见的学者就一直试图想象工程学最遥远的应用前景，即使当时的技术非常有限。几个世纪以来，他们一直梦想用机器来改造世界，改变地球表面，甚至重组宇宙。这种“超级工程”，有时也被称为宏观工程，都是雄心勃勃的项目，这些项目将重塑地球，或建造与地球大小相同的物体。凭藉人类的创造力和想象力，这些未来的宏大梦想能告诉我们什么?

超级工程的起源可以追溯到古希腊。阿基米德在很多事情上都很出名，但有一点是他最常自夸的:“给我一个支点，我可以撬动地球!” 他想到了杠杆: 有一个固定的支点，一个很长力矩比的杠杆可以产生巨大的力。就像格林伯格的齿轮组的作用一样，他对这些力学的深刻见解，使人们渴望思考那些远远超出实际意义的重大问题。

从那时起，每当一个物理定律被揭示为普遍存在时，下一步自然就是将其扩展并探索理论结果。牛顿发现描述地球引力的定律同时适用于苹果和月球。因此，早在太空旅行成为现实很久之前，他就指出，从原则上讲，超级大炮可以按比例放大，以推动卫星进入地球轨道。这个想法后来在1865年的科幻小说《从地球到月球》中得到了描述。

在20世纪，美国和其他地方的一些团体曾认真尝试探索这种大炮是否可行，但这些努力都失败了，於是牛顿的想法很容易被认为是一个错误的预测。但值得注意的是，我们目前的太空运输模式——火箭，也曾经也被认为是不太可能和不切实际的。1920年，《纽约时报》大张旗鼓对太空运输的幻想者进行了嘲讽，暗示他们连中学生的物理水平都没有。(1969年，在阿波罗11号宇航员飞向月球的第二天，该报轻松地声明撤销当年的报道。)

多年来，人们对太空的想象也有了类似的理论飞跃，这让一些人开始质疑是否可以建造轨道电梯。通过在平衡物上悬挂一根非常结实的电缆，(仅在地球上)有一个真正的太阳能电梯进入太空是完全可能的。通过将航天器抛离缆绳的一端，它们可以用最少的燃料被推进到其他天体上。月球或火星上的电梯看起来更可行，这要归功于那里的低重力。

在进一步扩大我们征服宇宙雄心的同时，其他人也在推测未来人类是否可以将火星改造成适合居住的地方，或者在太阳周围建造一个太阳能收集器的“戴森球体”。在很长一段时间内，我们可能想要进行修改，使太阳作为恒星持续的时间更长，使地球轨道更宽，甚至使恒星在星系之间移动。这些预测在今天都是牵强附会的，但数学和物理学并不能排除这些可能性。

重新打造地球

在地球上，超级工程的梦想也激发了各种乌托邦式的蓝图，包括大规模地改变海洋和大气。

在20世纪20年代及以后，赫尔曼•索尔的亚特兰蒂斯项目曾梦想在直布罗陀海峡修建一座水力发电大坝。地中海的海平面将会下降200米(656英尺)，为人们开辟新的居住之地。作为第一个大坝的补充，另一座大坝横跨达达尼尔海峡，锁住黑海。西西里和突尼斯之间也建一座大坝，进一步降低地中海中心水位, 拓展苏伊士运河并将其锁住, 另外将刚果河引入乍得湖附近盆地，并灌溉撒哈拉沙漠。今天，即使政治上允许，出于生态的考虑，人们大概也会放弃这种考虑; 但当年如果有意愿和资金，人们很可能已经尝试过了。