- 给孩子的趣味科学:趣味力学
- (苏)雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼
- 761字
- 2022-10-27 16:47:06
在船上战斗
假设这样一种情况,在这种情况中,我们很多人就很难再运用相对论了。例如,两个枪手在航行中的船的甲板上,他们正在相互瞄准。他们两个人所处的情况并无区别。那么,背对着船头的那名枪手是否会抱怨他射击出去的子弹要比对方射击出来的子弹飞行得慢?(图2)
图2 谁的子弹能先射击到对方
事实上,相对于海平面而言,与船行驶的方向相逆的子弹会比在船静止状态下射击出去的子弹飞得慢,但向船头方向射击的子弹则会飞得快。事实上,这完全没有影响双方的交锋,原因在于,向船尾方向射击的子弹,射击的目标也在向子弹迎来,也就是说,在船做匀速直线运动的情况下,子弹的速度差别与射击目标相对而来的速度相互抵消了。射向船头的子弹要去追离自己越来越远的目标,目标远去的速度与子弹多出的速度正好相等。
结果显示,相对各自的目标来说,两颗子弹的运动和它们在静止的船上的运动是一样的。
需要说明的是,在这里说到的情况仅仅适用于船在匀速直线运动中。
在这里引用一下伽利略第一次提到经典相对论的那部著作中的一段话(正是这本书中的说法,使书的作者险些被宗教裁判所烧死):
“如果在一艘船的甲板下的房间里关着自己和朋友两个人,而这艘大船正在做着匀速直线运动,那么你们将无法立即断定船是在运动还是处于静止。如果你们向远处跳,在地板上跳的距离和在静止的船上跳的距离是一样的。即使你跳起来的时候脚下的地板正向相反的方向移动,你们也无法因为船的快速运动而向船尾方向跳就更远,向船头跳便更近。当你向你的朋友扔东西时,从船尾向船头扔所用的力量与向相反方向扔时用的力量相比,绝不会更大。船上的飞虫也一样,它们到处飞,不会只停在靠近船尾的地方。”
这样,经常被用来解释经典相对论的概念的话就容易理解了:“某个运动中的体系的特点不是由这个体系是在静止状态,还是在与地面做相对的匀速直线运动而决定的。”