如图所示,把两枚鸡蛋分别放在两只手中,用其中的一枚碰撞另一枚。如果它们的坚硬程度一样,碰撞的位置也相同,哪枚鸡蛋会被撞破?是撞过去的,还是被撞的?
这个题目是由美国《科学与发明》杂志首先提出的。杂志上还说,实验证实,在大部分时候,“运动的鸡蛋”,也就是“撞过去的鸡蛋”,会被撞破。
对此,杂志还进行了解释:“蛋壳是一个曲面。在相互碰撞的时候,被撞的那枚鸡蛋受到的压力作用于蛋壳的外面。虽然我们都知道,拱形的物体可以承受来自外侧的较大压力,但对于‘撞过去的鸡蛋’来说,情况则正好相反。在碰撞的一瞬间,‘撞过去的鸡蛋’的蛋白和蛋黄会给这个蛋壳一个向外的力,而拱形物体的内侧抗压能力比外侧要小得多,所以‘撞过去的鸡蛋’的壳会碎掉。”
图 哪枚鸡蛋会被撞破?
很多人看到这个题目后,都产生了浓厚的兴趣。有份报纸还转载了这道题目,并向读者征集答案,收集来的答案可谓五花八门。就像杂志中的分析一样,很多人都认为碎掉的肯定是“撞过去的鸡蛋”。但是,也有一些人认为,“撞过去的鸡蛋”不会碎,并且还进行了分析,且分析得头头是道。但是,我们要说,以上分析问题的角度都是错误的。
“撞过去的鸡蛋”和“被撞的鸡蛋”并没有什么差别。认定哪一枚会被撞破,都是不准确的。我们不能说“撞过去的鸡蛋”是运动的、“被撞的鸡蛋”是静止的,反过来也是一样。我们在描述一个物体的运动状态时,一定是相对于某个物体而言的。
如果是对地球而言,我们都知道,地球并不是静止的,它一直在星际中不停地运动着。如果把它所做的运动一一列举,大概有10种之多。所以,对于“撞过去的鸡蛋”和“被撞的鸡蛋”来说,它们也都是一直运动着的。而且,我们无法确定在整个星际间到底哪一枚鸡蛋的运动速度更快一些。如果想确定它们的运动速度,可能需要先翻遍所有的天文学著作,来看一看它们到底正在进行着什么运动。但是,由于宇宙间的星球都处于运动中,所以对于整个银河系来说,它们也仅仅是一种相对运动而已。
说到这里,我们发现,这个题目已经把我们引向浩瀚的宇宙了,但是问题仍然没有解决。不过,我们的分析方向是正确的。通过刚才的分析,我们明白了一个道理:在描述一个物体的运动状态时,必须说明它是相对于什么物体来说的。否则,没有任何意义。单纯讲一个物体在做什么运动是没有意义的,运动是至少对两个物体而言的,它们或者互相靠近,或者互相远离。
就拿碰撞的鸡蛋来说,它们是相互靠近的。至于最后哪一枚鸡蛋碎掉,跟我们假设某一枚静止另一枚运动没有任何关系。需要注意的是,两枚鸡蛋在相互靠近的过程中,它们会受到空气的压力,这个压力会对鸡蛋产生一个破坏力。当撞过去的鸡蛋突然停止的时候,里面的蛋黄和蛋白也会给蛋壳一个破坏力。关于这一点,我们将在后文中进行介绍。
几百年前,伽利略就发现了匀速运动和静止的相对性,即经典力学中的相对论。这跟爱因斯坦的相对论是不同的,在20世纪初的时候,后者才被提出来。从某种意义上来说,后者是建立在前者的基础上的,是前者发展的结果。