



任何读过儒勒·凡尔纳小说《从地球到月球》的读者,可能都记得月球旅行中的一个有趣的时刻,就是当炮弹穿过地球和月球引力相等的那个点时。这时发生了一件非常神奇的事情:炮弹内的所有物体都失去了重量,而旅行者们跳一下,就在没有支撑的情况下飘浮在了空中。
这里是完全正确的描述,但小说家忽略了同样的事情应该可以在炮弹飞过相等引力点之前和之后观察到。很容易证明,炮弹内的旅行者和所有物体应该是从 自由飞行的第一刻起 就失重了。
这令人难以置信,但我相信您会惊讶地发现,您之前没有注意到这么大的疏漏。
让我们以儒勒·凡尔纳的小说为例。毫无疑问,您没有忘记书中的乘客们是如何把狗的尸体扔到外面的,他们惊讶地发现它根本没有落到地球上,而是跟随着炮弹继续向前飞去的。儒勒·凡尔纳在小说中正确地描述了这种现象,并给出了合理的解释。事实上,众所周知,在真空中,所有的物体都以相同的速度坠落:地球的引力赋予所有的物体相同的加速度。在这种情况下,炮弹和狗的尸体在重力作用下应该获得相同的坠落速度(相同的加速度);更确切地说,他们飞行的初始速度,在地球引力的作用下会以同样的速率下降。因此,炮弹和狗的尸体在整个飞行轨迹上的速度应该是保持相等的,所以从炮弹中抛出的狗的尸体继续跟着炮弹飞行,而不会落后于炮弹。
但儒勒·凡尔纳没有想到的是,如果抛出炮弹外的狗的尸体不会落到地面上,那么在炮弹 里面 ,它为什么会掉在地面上呢?炮弹里和炮弹外都有同样的引力!在炮弹内没有支撑的狗,应该悬浮在空中,它的速度与炮弹完全相同,因此它 相对于炮弹来说 是静止的。狗的尸体如此,乘客的身体也是如此,总的来说炮弹内的所有物体都是处于这种状态:在飞行路径上的每一个点,它们的速度都是与炮弹本身相同的,因此即使没有支撑,也不应该坠落。放在炮弹地板上的椅子,可以四腿朝天放在天花板上,它也不会“向下”掉,因为它会和天花板一起继续向前运动。乘客可以头朝下坐在这把椅子上,丝毫不会感觉自己会掉在炮弹地板上。什么力量能让乘客掉下来呢?如果他掉下来,靠近地面,那么这实际上意味着炮弹以比乘客更快的速度在空中飞行(否则椅子就不会靠近地面)。然而,这是不可能的:我们知道,炮弹内的所有物体都与炮弹本身具有相同的加速度。
儒勒·凡尔纳没有注意到这一点:他认为,在自由飞行的炮弹内的物体,只受引力的作用,会像炮弹静止时那样继续向其支撑物施加压力。小说家忽略了这样一个事实,即如果物体和支撑物在引力的作用下在空中以相同的加速度运动,(其他外力——推力、空气阻力不存在),那么它们就不能相互施加压力。
因此,旅行中当大炮产生的气体不再对炮弹起助推作用时,乘客们就失去了重量,可以在炮弹内自由飘浮;同样地,里面的所有物体都应该看起来完全失重。根据这个特征,乘客可以很容易地确定他们是在太空中飞行,还是继续和炮弹一起一动不动。与此同时,小说家讲述了在太空旅行的头半个小时里,乘客们是如何徒劳地困惑于这个问题:他们是否在飞行呢?
“尼科尔,我们现在起飞了吗?”
尼科尔和阿尔当对视了一眼,他们感觉不到炮弹的震动。
“是呀!我们在动吗?”阿尔当又重复了一遍。
“我们是不是还静静地躺在佛罗里达州的土地上?”尼科尔问。
“或者在墨西哥湾的海底?”米歇尔补充道。
这种怀疑在轮船的乘客中是可能产生的,但对于自由飞行的炮弹中的乘客来说是难以想象的:轮船上的乘客不会失重,而炮弹中的乘客不可能注意不到他们已经完全失重了。
这个想象出来的炮弹车厢是多么奇怪的现象啊!微小的世界里,物体失去了重量,手放开它们后,它们静静地留在原地,物体在任何位置都保持着平衡,水不会从翻倒的瓶子里流出……所有这些都被《环绕月球》
的作者忽略了,而这些惊人的可能性可以给小说家带来多么大的幻想空间啊!(从苏联和美国宇航员的讲述以及在太空拍摄的影片中,人们现在都知道了在失重条件下工作和生活的情况。许多读者通过苏联宇宙飞船上的直播节目,在电视屏幕上看到了失重状态下的场景。——俄文编者注)。