假设你站在岸上,一艘划艇出现在湖上,图1-9中的箭头 a 表示了划艇的运动方向和速度。这时一艘帆船横向驶过来,箭头 b 表示帆船的运动方向和速度。对于你来说,那艘帆船是从哪里驶过来的呢?
划艇上的人看到帆船不是横向而是斜向朝他们驶过来的,即帆船的出发点不是 M 点而是 N 点。
只要你稍加思考就能给出答案:是岸边的 M 点。然而对于划艇上的人来说,帆船并不是从 M 处驶来的而是从较远的 N 点驶来(图1-9)。因为对于划艇上的人来说,帆船的运动方向同自己所在的船的航向并不是一个直角,而且,因为感受不到自身的运动,所以在他们眼中周围的事物是在以他们行驶的速度向相反的方向运动。所以他们看到的情形是,帆船不仅沿着箭头 b 的方向移动,还沿着虚线箭头 a 的方向移动。帆船实际的运动和划艇上的人感觉的运动方向构成了一个以 a 和 b 为邻边的平行四边形,并且让划艇上的人认为它应该是沿着这个平行四边形的对角线运动的,从而把帆船的起点看成 N 点。
图1-9 帆船沿着与划艇航向垂直的方向行驶(箭头 a 和 b 表示运动方向和速度),划艇上的人看到帆船是从哪个方向来的呢
当然,其他的视觉误差也存在于生活中,比如当我们随地球运行时看到的各个星体发出的光线后判断遇到的星体位置时,常常就犯和划艇上的人同样的错误,认为星体在地球运行的方向上向前移动,然而事实并非如此,地球运行的速度远远要小于光速,大概是光速的万分之一。正是这样的差距让我们误以为星体接近于静止,但是通过天文仪器观测的话,人们能够清楚地看到这种位移。这样的现象被称为光行差。
如果这种现象让你十分感兴趣,不妨请你在帆船问题的既定条件下再试着回答下列问题:
(1)在帆船上的乘客看来,划艇正在朝什么方向前进?
(2)在帆船上的乘客看来,划艇正在划向什么地方?
在回答这两个问题时,你需要在 a 线上(图1-9)画出表示速度的平行四边形,这个平行四边形的对角线就是帆船上的乘客眼中划船的运动轨迹。对于帆船上的乘客而言,划艇正在慢慢斜着靠岸。