北京時間7月26日消息，據(jù)美國《連線雜志》報道，美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗成為第一個登上月球表面的人，現(xiàn)在迎來了“阿波羅11號”宇航員登月50周年紀(jì)念日，盡管50年過去了，但是人類成功登陸月球仍是一件非常奇妙、充滿神秘感的事情。

正如約翰·肯尼迪總統(tǒng)所說的那樣，我們做這些事情不是因為它們非常容易，而是因為它們很難!專家們也腦洞大開提出一些很好的物理問題，比如讓大家計算一下從地球騎車前往月球需要多長時間?

讓我們先解決一些實際問題吧!很顯然，如果從地球騎車到月球，我們需要在地球和月球之間架起一條超級纜繩，如果你選擇接受這個任務(wù)，你將騎行一輛漂亮的白色NASA自行車，這輛自行車具有特殊車輪，可沿著纜繩向前行駛(假設(shè)自行車摩擦力沒有能量損失)，而且基于車輪和纜繩的特殊設(shè)計，車輪只朝一個方向滾動，所以如果你停下來休息時，是不會從空中摔下來。

需要說明的是，這個“月球騎行計劃”并不適用于阿波羅任務(wù)，1961年，美國總統(tǒng)肯尼迪在國會會議上宣稱，十年之內(nèi)實現(xiàn)人類登陸月球!1969年7月，“阿波羅11號”飛船僅用了4天便成功登陸月球，但是騎自行車到達(dá)月球可能沒有這么快。

從地面出發(fā)！

一位體重75公斤的騎手，大概需要267天時間抵達(dá)月球!

在月球騎行計劃開始之前，我們需要一些真實數(shù)據(jù)，首先，地球距離月球有多遠(yuǎn)?由于月球環(huán)繞地球的軌道并不是完美的圓形，所以沒有一個準(zhǔn)確的答案，我們用地月平均距離24萬英里(38.4萬公里)進(jìn)行計算。

現(xiàn)在，你可能會想，一個人能夠每小時騎車行進(jìn)15英里，這樣就可以計算從地球到月球的旅行時間了，不!你可能在平坦路面上以時速15英里行駛，但騎自行車到月球卻完全不同，你將會像爬坡一樣，一直向上行駛。

之后距離計算是一件很復(fù)雜的事情，當(dāng)你離地球越遠(yuǎn)，地球引力就會不斷減小，每天同樣的努力會讓你行駛得更遠(yuǎn)，最終當(dāng)你距離月球很近的時間，就會變成一段“下坡路”，你可以滑行。

所以我們不能用速度來計算騎行至月球的時間，阿蘭是將人們的體能輸出量進(jìn)行計算，如果你是一位環(huán)法自行車手，你可能每天騎行6小時會產(chǎn)生200瓦電能。

接下來，我們要計算出騎著自行車從地球至月球的最短距離——Δy，引力場強度單位為g(牛頓/克)，引力勢能值(ΔUG)計算公式如下。

在這個計算公式中，m是人體體重(以公斤為單位)，由于體能輸出量(P)是能量除以時間變化量的相應(yīng)數(shù)值，可以使用體能輸出量來計算行駛所用時間(Δt)，相應(yīng)的計算公式如下。

為什么我要使用地月最短距離呢?很快就會搞清楚的，首先，讓我們快速核對一下：假設(shè)自行車騎手平均體重為75公斤，體能輸出量為200瓦，行駛過程中上升1米需要多長時間?基于這些數(shù)據(jù)，我得到的時間是3.675秒。

這個時間是不是太長了?如果你認(rèn)為3.675秒時間爬上1米高的樓梯，的確有點慢，但是你換個角度來看，3.675秒的時間內(nèi)人體體能輸出量200瓦，的確這也是極限數(shù)值，因此采用這一計算公式是比較合理的。

挑戰(zhàn)引力！

我們可以在月球旅行中做地球上相同的事情嗎?問題在于g，由于地球和月球引力作用不同，走相同樓梯的體能消耗會完全不相同，隨著人們離地心距離的增大，引力場作用將逐漸減弱，我們可以用以下公式計算出引力場值。

在這個計算公式中，如果你是空間中的那個灰點，我們可以使用右邊的方程式計算出灰點的重力數(shù)值，G是萬有引力常數(shù)，ME是地球質(zhì)量，r是從地球核心到你的矢量。

但是你需要考慮到地球有引力作用，月球也存在引力，所以我們在方程式中添加另一項，假設(shè)月球的質(zhì)量mm，從地球到月球的距離是r，可得出總引力場數(shù)值計算公式。

事實上將g數(shù)值計算為正值有失真實性，但這樣就能與之前計算的地球表面數(shù)值相匹配，以下是從地球到月球引力場數(shù)值隨旅行時間時間的變化曲線圖。

從地球出發(fā)，引力場是9.8 N/kg，在月球表面，引力場方向相反，數(shù)值為1.6 N/kg，這也證實了月球的引力場強度大約是地球的六分之一。

在大部分月球騎行旅程中，引力數(shù)值并不是零，但是非常小，開始的時候引力數(shù)值較大，騎行較困難，但是當(dāng)你騎行達(dá)到1萬英里時，地球引力只是地球表面的10%，地月平均距離是24萬英里，之后的騎行速度會越來越快，當(dāng)接近月球表面時就是一段下坡路了。

騎自行車到月球需要多長時間？“上坡路”僅需267天！

我們有一個引力場計算公式，可以基于人體體能輸出量重復(fù)計算旅行時間，但這并不能完全代表整個旅程，當(dāng)自行車騎手接近月球時，相當(dāng)于走一段“下坡路”，由于引力數(shù)值減小，相應(yīng)的體能輸出量也減少。

我們計算顯示從地球騎自行車到月球的“上坡路”僅需267天!這一數(shù)據(jù)令人吃驚，騎手的平均速度是37英里每小時，當(dāng)然，267天必須保持24小時不間斷地高強度蹬車，相反，如果你每天踏6個小時的踏板，所需的時間將是4倍——1068天，也就是說幾乎需要3年時間，這一數(shù)據(jù)并不完全包含地月旅程。

這一計算數(shù)據(jù)并不包括最后的“下坡路”旅程呢?一個選擇是停止踩踏板，你基本上會以相同的速度繼續(xù)前進(jìn)，直到你距離月球非常近，但此時騎行速度仍然是非常快的，一旦你到達(dá)月球表面，就會像隕石一樣碰撞在月球表面，“下坡路”的速度有多快呢?

接近月球表面時自行車的行速速度變化曲線圖

是的，這是一輛非?？斓脑虑蜃孕熊?，在持續(xù)騎行第258天時，你的速度將達(dá)到100米/秒，大約一周左右之后，你的騎行速度將達(dá)到1000米/秒。

當(dāng)引力場變得非常小的時候，騎手所有的能量都用于加速，實際上我們的計算公式存在一個錯誤，真實情況很可能是越來越快，我的計算公式中將所有人體的能量轉(zhuǎn)化為引力勢能。

但是當(dāng)引力場較低時，真的不需要太多時間“向上”移動，所以你最終會以超快的速度結(jié)束旅程，這個計算公式未直接考慮到動能的變化，假設(shè)騎手每一步開始時速度為零，但是我仍然認(rèn)為整體時間計算是合理的，畢竟很難做到非常精確，我認(rèn)為宇航員還是盡可能選擇火箭發(fā)射登陸月球，從地球騎自行車所需的時間太漫長，而且需要考慮的因素很多，這一旅程并不容易。

騎自行車到月球需要考慮的因素

在這項計算中，假設(shè)騎手體重是75公斤，這個數(shù)值非常小，因為它并不包括自行車的重量，如果你將騎手的總質(zhì)量改為100公斤或者200公斤，旅行時間將是多少呢?

如果你不吃食物，就不能騎這么長時間，基于100公斤的騎乘質(zhì)量，要吃多少三明治才能到達(dá)月球?

為了實際從地球騎自行車抵達(dá)月球，必須建造一根鋼制纜繩，很顯然，地月平均距離是24萬英里，這根鋼制纜繩的建造成本并不低，地月系統(tǒng)并非持續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)，相反，它們一直處于運行旋轉(zhuǎn)，并且會自轉(zhuǎn)，這些因素都會改變騎車到達(dá)月球的時間。(葉傾城)