凡是读过前面提到的儒勒·凡尔纳的小说《炮弹奔月记》的读者,一定还记得奔月旅行中的那个有趣瞬间,也就是当炮弹飞过地球引力和月球引力相等的那个点时的情形。在那里人们遇到了简直是童话般的情景:炮弹内的所有物件都失去了自身的重量,而那些旅行者,跳起来后就悬在空中了,不需要任何支撑。
这里的描述是完全正确的,但是小说作者忽略了一点,在飞过这个等引力点之前和之后,都应该可以观察到同样的现象。我们很容易证明,从炮弹开始自由飞行的那一刻起,炮弹内的旅行者以及所有物体都应该处于失重状态。
这一点看起来好像是令人难以置信的,但是现在我相信,您一定会感到奇怪,为什么这么大的疏忽,以前读这部小说时自己竟然没有察觉到。
我们再举一个儒勒·凡尔纳小说中的例子。毫无疑问,您一定还记得,乘客们怎样把狗的尸体抛到外面,他们又怎样惊奇地发现,狗的尸体并没有落向地球,而是与炮弹一起向前继续飞行。小说家正确地描写了这个现象,也给出了正确的解释。的确如此,我们都知道,在真空中所有物体都是以同样的速度降落的:因为地球引力赋予了所有物体同样的加速度。在当时的情形中,无论是炮弹,还是狗的尸体,在地球引力的作用下应该获得相同的下降速度(相同的加速度);更准确地说,他们在炮弹射出时获得的速度,在地球引力的作用下不断减小,但减小的速率应该是完全一样的。所以,炮弹和狗的尸体,在全程的速度都是一样的,所以从炮弹中抛出的狗的尸体,一定是跟着炮弹继续飞行,不会落后。
但是这位小说家却忽略了这样一个事实:如果炮弹外面狗的尸体没有落向地球,那么在炮弹内部的作者本人为什么会落在地面上呢?要知道,无论在炮弹外还是在炮弹内,作用着同样的引力呀!所以,即使把狗的尸体悬空放在炮弹内,它也会飘在空中,因为它具有与炮弹完全相等的速度,也就是说,狗的尸体相对于炮弹处于静止状态。这个道理既然对于狗的尸体来说是正确的,那么乘客的身体以及炮弹内部的所有物体,都应该处于这种状态下。在整个飞行过程中,这些物体都具有与炮弹相同的速度,所以即使没有支撑,它们也不会掉落下来。放在炮弹地面上的椅子,同样也可以四脚朝天地放在天花板上,它不会掉“下来”,因为椅子将随着天花板一起向前飞行。乘客们可以头朝下坐在这把椅子上,却一点也不会感觉到炮弹向地面掉落的趋势。有什么力量能让乘客掉下来呢?要知道,如果乘客真的掉下来了,正在接近地面,这就说明,炮弹在外空间的飞行速度大于乘客的速度(如果不是这样,椅子是不会接近地面的)。然而这是不可能的,我们知道,炮弹内的所有物体都具有同炮弹一样的加速度。
显然,小说家并没有注意到这一点:他认为,自由飞行的炮弹中的物体,还在引力的作用下继续向支撑点施加压力,就像炮弹还没有发射的时候一样。儒勒·凡尔纳忽略了一件事,那就是如果物体和支点在引力的作用下(不存在其他外力——牵引力、空气阻力)以同样的加速度在空间中运动,则它们是不可能相互施加任何压力的。
这就是说,从炮弹动力关闭的那一刻起,旅行中的乘客就不再具有任何重量了,他们能够自由地悬浮在炮弹的空间内,准确地讲,炮弹内的所有物体都应该是失重的。根据这个特征,炮弹内的乘客是可以判断出,他们是在外空间飞行还是停留在炮膛内一动不动。但是,小说家却写道,在太空旅行开始后的半个小时里,乘客们还在那里绞尽脑汁地思考一个问题:他们是不是在飞呢?
“尼科尔,我们现在在飞吗?”
尼科尔和阿尔当对望了一眼:他们都没有感觉到炮弹的震动。
“是啊!我们真的在飞吗?”阿尔当重复着。
“也许我们还稳稳地停在佛罗里达的地面上?”尼科尔问道。
“还是在墨西哥湾的海底下?”米歇尔补充道。
轮船上的乘客可能会有这样的疑问,但对自由飞行的炮弹中的乘客来说,提出这样的问题就有点不可思议了,要知道轮船上的乘客是能感觉到自身重量的,而炮弹中的乘客是不可能感觉不到他们已经完全处于失重状态的。
这个幻想中的炮弹车厢是一个多么奇妙的东西啊!在这个小巧玲珑的世界中,所有物体都处于失重状态,在这里,从手中放下的东西还静静地停留在原地,在这里,无论在什么状态物体都会保持平衡,甚至弄翻瓶子,水也不会洒出来……所有这一切都被《环绕月球》的作者忽略了,否则这些惊人的现象将会给我们的作者提供多么大的想象空间啊!现在,从苏联和美国宇航员的讲述中,在太空拍摄的电影里,我们已经很了解失重状态下的工作和生活。另外,很多读者在电视上看到过从苏联宇宙飞船传来的直播节目,在那里失重现象十分常见。