趣味物理学-第2章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
滑雪的人。。518 声音（空气中）。。3301200
骑兵快跑。。。8。530 轻型喷气飞机。。5502000
水翼船。。。1760 地球的公转。。30；000108；00
0
我们已经习惯使用人类的计时单位，因此，对于我们，千分之一秒的
意义简直就等于零。但是，这个微小的计时单位，却在不久之前开始在我
们的实际生活上找到了应用。当人类还只是根据太阳的高度或者阴影的长
短来判定时间的时候，即使想计算时间准确到几分钟也是不可能的；当
时，人们把一分钟看成是无所谓的时间，根本不值得去量它。古时候，人
们过着毫不着急的生活，在他们的日晷、滴漏、沙漏等等时计上，根本就
没有“分钟”的分度。直到十八世纪初叶，时计面上才出现了指示“分钟”
的指针——分针，而秒针还直到十九世纪初年才出现。
千分之一秒，在这样短促的时间里能够做些什么事情呢？
能够做的事情多得很！是的，火车在这一点时间里只能跑3 厘米，可
是声音就能够走33 厘米，超音速飞机大约能够飞出50 厘米；至于地球，
它可以在千分之一秒里绕太阳转30 米，而光呢，可以走300 公里。
在我们四周生活着的微小生物，假如它们会思想，大概它们不会把千
分之一秒当做“无所谓”的一段时间。对于一些小昆虫来说，这个时间就
很可以察觉出来。一只蚊子，在一秒钟之内要上下振动它的翅膀500…600
次之多；因此，在千分之一秒里，它来得及把翅膀抬起或放下一次。
人类自然不可能把他的器官做出象昆虫那样快的动作。我们最快的一
个动作是“眨眼”，就是所谓“转瞬”或“一瞬”的本来意思。这个动作
进行得非常之快，使我们连眼前暂时被遮暗都不会觉察到。但是，很少人
知道这个所谓无比快的动作，假如用千分之一秒做单位来测量的话，却是
进行得相当缓慢的。“转瞬”的全部时间，根据精确的测量，平均是0。4
秒，也就是400 个千分之一秒。它可以分做几步动作；上眼皮垂下（75…90
个千分之一秒），上眼皮垂下以后静止不动（130…170 个千分之一秒），
以后上眼皮再抬起（大约170 个千分之一秒）。这样你可以知道，所谓“一
瞬”其实是花了一个相当长的时间的，这其间眼皮甚至还来得及做一个小
小的休息。所以，假如我们能够分别察觉在每千分之一秒里所发生的景
象，那么我们便可以在眼睛的“一瞬”间看到眼皮的两次移动以及这两次
移动之间的静止情形了。
假如我们的神经系统果真有了这样的构造，我们所看到的周围事物会
使你惊奇到想象不到的程度。作家威尔斯在他的小说《最新加速剂》里，
对于在这种情形所看到的惊人图画有过动人的描写。这部小说的主人公喝
下了一种神奇的药酒，这酒对于人的神经系统会发生一种作用，使视觉能
够接受各种极快的动作。
下面是从这篇小说里摘录下来的几段：
“在这以前，你可曾看见过窗帘象这样贴牢在窗子上吗？”
我向窗帘望了一望，看见它仿佛冻僵了似的，而且它的一角给风卷起
来以后，就这样保留着卷起的样子。
“我从来没有看见过，”我说，“真是多么奇怪呀！”
“还有这个呢？”他说，一面把他那握着玻璃杯的手指伸直开来。
我以为杯子一定马上要跌碎了，但它却没有动一动：它一动不动地悬
在空中。
“你一定知道，”希伯恩说，“自由落下的物体在落下的第一秒里要
落下5 米。这只林子也正在跑它的这5 米路，——但是，你是明白的，现
在一共还没有过百分之一秒1，这件事情可以使你对我这‘加速剂’的功
效有更深一步的认识。”
1 ①这里应该注意，一个自由落下的物体，在落下第一秒的第一个百分之一秒的时间里，所落下的距离并
不是5 米的百分
玻璃杯慢慢地落下去了。希伯恩把手在杯子四周以及上下方绕转
着。。
我向窗外望了望。一个僵化在那儿的骑自行车的人，正追着一辆也是
寸步不动的小车，自行车后面弥漫着一片僵化了的尘土。。。我们的注意
被一部僵化了的马车吸引住了。车轮的上缘、马蹄、鞭子的上端以及车夫
的下颔（他正在打呵欠）——这一切，虽然慢，还都在动着；但是这辆车
上的其余一切却完全僵化了，坐在车上的人恰似石膏像一般。。。有一个
乘客在想迎风把报纸折起的时候僵化了，但是对于我们，这阵风是根本没
有的。
。。方才我所谈、所想以及所做的一切，都是当“加速剂”渗透到我
身体机能之后所发生的事，这些，对于别人以及对于整个宇宙，都只是发
生在一瞬间的事。
读者们一定很愿意知道，现代科学仪器究竟能够测到多么短的时间？
还在我们这一世纪开始的时候，就已经可以测出10；000 分之一秒来；现
在物理实验室里可以测到100；000；000；000 分之一秒。这个时间跟一秒钟
的比值，大约和一秒钟限3000 年的比值相等！
时间放大镜
当威尔斯写这篇《最新加速剂》的时候，他可曾想到，这样的事情以
后竟会在实际生活里实现？但是，他真算幸运——他居然活到了这一天，
能够有机会用他自己的两只眼睛——虽说只是在电影银幕上——看到当
时他的想象所构成的图画。这可以叫做“时间放大镜”，是把平时进行得
非常快的现象用缓慢的动作在银幕上表演出来。
所谓“时间放大镜”其实只是一种电影摄影机，它和普通电影摄影机
不同的地方，只在于不象普通摄影机每秒钟只拍摄24 张照片，而是要拍
出多好多倍的照片来。假如把这样拍得的片子仍旧用普通每秒钟24 片的
速度放映出来，那么观众就可以看到拖长了的动作，就可以看到比原来速
度慢了许多的动作。关于这一点，读者们大概在电影上也已经看到过，例
如表演跳高姿势的缓慢动作以及别种滞延动作。在比较复杂的同类仪器的
帮助之下，人们已经可以达到更缓慢的程度，简直可以看到象威尔斯的小
说里所描写的那些情形了。
我们什么时候绕太阳转得更快一些：
在白昼还是在黑夜？
巴黎的报纸有一次曾经刊出一则广告，里面说每个人只要花二十五生
丁一钱，就可以得到又经济又没有丝毫困惫痛苦的旅行方法。果然就有一
些轻率的人按址寄了二十五生丁钱去。这些人每人得到一封回信，内容是
这样的：
一
个千分之一秒里，那一共只落下0。005 毫米。
先生，请您安静地躺在您的床上，并且请您记牢：我们的地球是在旋
转着的。在巴黎的纬度——49 度——上，您每昼夜要跑25；000 公里以上。
假如您喜欢看看沿路美好的景致，就请您打开窗帘，尽情地欣赏星空的美
丽吧。
这位先生终于被人用欺诈的罪名告到法院。他听完判决，付出所判的
罚金之后，据说曾经用演剧的姿态站了起来，郑重地复述了伽利略的话：
“可是，无论如何它确实是在转着的呀！”
这位被告在一定意义上是正确的，因为地球上的居民不只绕着地轴在
“旅行”，同时还给地球带着用更大的速度绕着太阳转。我们的地球带着
它的全数居民在空间每秒移动30 公里，同时还要绕地轴旋转。
这里可以提出一个有趣的问题：我们——住在地球上的人——究竟在
什么时候绕太阳转得更快一些：在白昼还是在黑夜？
这个问题很容易引起误会，地球的一面如果是在白昼，那么它的另一
面就必然是在黑夜，那么，这个问题的提出究竟有什么意义呢？恐怕是毫
无意义的吧。
然而这不是这么一个问题。这儿要问的并不是整个地球在什么时候转
得比较快，而是问，我们——地球上的居民——在众星之间的移动究竟在
什么时候要更快一些。这样一个问题是不能够认为毫无意义的。我们在太
阳系里是在进行两种运动的：绕太阳公转，同时还绕地轴自转。这两种运
动可以加到一起，但是结果并不始终相同，要看我们的位置在地球的白昼
或黑夜的一面来决定。请注意图3，你就可以明白在午夜的时候，地球的
自转速度要和它的公转前进速度相加，但是在正午时候刚刚相反，地球的
自转速度要从它的公转前进速度里减去。这样看来，我们在太阳系里的移
动，午夜要比正午更快些。
赤道上的每一点，每一秒大约要跑半公里，因此，在赤道地带，正午
跟午夜速度的差数竟达到每秒钟整整一公里。而一个懂几何学的人也会不
难算出，在列宁格勒（它是在纬度60 度上），这个差数却只有一半：列
宁格勒的居民，午夜在太阳系里每秒所跑的路，比他们在正午跑的多半公
里。
车轮的谜
试把一张颜色纸片贴在手车的车轮（或者自行车的车胎）上，就可以
在手车（或者自行车）行动的时候看到一件不平常的现象；当纸片在车轮
跟地面相接触的那一端的时候，我们可以清楚地辨别纸片的移动；但是，
当它转到车轮上端的时候，却很快闪过去了，使你来不及把它看清楚。
这样看来，车轮的上部仿佛要比下部转动得快些。这种情形你也可以
在随便哪辆行驶着的车子的上下轮辐上看到，你看到的是轮子的上半部轮
辐几乎连成一片，而下半部的却仍旧可以一条一条辨别清楚。这儿又使人
产生一个印象，仿佛车轮的上半部要比下半部旋转得快些。
那么，这个奇怪的现象要怎样解释呢？这个解释很简单，只不过由于
车轮的上半部的确要比下半部移动得更快一些罢了。这件事实初看的确不
大好懂，但是只要这样想一下就会对这个结论完全相信：你知道滚动着的
车轮上的每一点都在进行两种运动——绕轴旋转的运动和跟轴同时向前
移动的运动。因此，就跟前节所说地球的情形一样，两个运动应该加合起
来，而这加合的结果对于车轮的上半部和下半部并不相同。对于车轮的上
半部，车轮的旋转运动要加到它的前进运动上，因为这两个运动都是向同
一方向的。但是对于车轮的下半部，车轮的旋转却是向相反方向的，因此
也就要从前进运动里减了下来。就一个静止的观测的人看来，车轮上半部
移动得比下半部更快一些，原因就在这里。
为了证明事情的确是这样，可以做一个简单的实验。把一根木棒插在
一辆车子的车轮旁边的地上，使这根木棒恰好竖直通过车轮的轴心，然
后，用粉笔或炭块在轮缘的最上端和最下端各划出一个记号，这两个记号
应该恰好是木棒通过轮缘的地方。现在，把车轮略略滚动，使轮轴离开木
棒大号B却一共只离开木棒一点儿——上面的A点比下面的B点显然是移
动了更大的一段距离。
车轮上最慢的部分
方才我们已经知道，行驶着的车子的车轮上所有各点，并不移动得一
样快慢。那么，一个旋转车轮上究竟哪一部分移动得最慢呢？
移动得最慢的，不难想象是跟地面接触那一部分的各点。严格地说，
这些点在跟地面接触的一瞬间，它们是完全没有向�
