趣味物理学:续篇
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5.不要停车的铁道

假如我们站在火车站的月台上时,刚好有一辆列车从月台旁经过,我们想在这个时候跳上那趟列车是很难办到的。倘若我们脚下的月台并不是静止不动的,而是处于移动的状态,并且它移动的速度和火车移动的速度以及方向是相同的,那么在这样的情形下,跳上列车还会存在困难吗?

这可以说完全没有难度。如果我们在这个时候跳上火车,相当于跳上了一辆静止不动的火车。只要我们的前进速度和火车前进的速度以及前进的方向保持一致,那么对于我们来说,火车处于一种静止不动的状态。尽管它的车轮依旧在转动,但是在我们看来,那些轮子仿佛是在原地转动一样。从理论上讲,那些被我们看作是处于静止状态的东西(例如停靠在火车站的火车),其实跟我们一样,全都绕着地球进行自转运动,并且与此同时,跟着地球一起绕着太阳进行公转。可是,我们完全感受不到这些旋转运动,并且,我们并未感受到这些旋转的运动给我们带来的影响。

所以,我们应该建造一个这样的火车站:当火车进站的时候,不要让它停下来,而是仍然让它保持之前的速度向前移动,旅客们可以像平常一样,在月台上正常上下车。

我们应该在一些展览会上多采用类似的设备,如此一来,参观者可以既方便又高效地观赏陈列在会场里的展品。我们将会场的两头用一条犹如没有尽头的轨道一样的铁道连接在一起,这样一来,当火车经过的时候,参观者可以毫不费力地上下车。

图4 A、B两站间不需要停车的铁道构造

图4向我们展示的就是这样一种非常有意思的构造。其中,我们将会场两头的车站用A和B表示出来。我们在这两个车站的中间放置了一块一动不动的圆形的场子,将一个大转盘摆放在场子的外圈。而在转盘的外围缠上一圈链索,这些链索可以用来挂车厢。当转盘开始转动时,车厢围绕着转盘转动的速度,与转盘外缘的速度保持一致。所以,参观者可以轻而易举地从转盘走到车厢里或是从车厢里出来,走到转盘上。参观者下车后,可以径直向转盘中央走去,直到来到那块静止不动的场子里。我们从转盘的内缘登上那个静止的地方应该不存在困难:因为这里的圆的半径非常小,所以圆周的速度几乎可以忽略不计。当参观者来到中间那块径直的场子后,就可以过桥,从车站离开了(图5)。

假如火车停下来的次数并不是很频繁的话,就能够节省出很多时间和能量。打个比方,城市里的电车几乎将自身能量的三分之二和大部分时间都消耗在了出站时缓慢提速,以及在停车前缓慢降速的运动上。

图5 无须停车的火车站

就算我们使用的月台是无法活动的,车站也能保证旅客在火车行驶途中自由地上下车。我们的做法是:让旅客先跳上停在与这列火车处于相同轨道上的另一列火车,然后将这列火车发动起来,并且将它的速度快速提上去,直到车速跟马上进站的火车保持一致。当两列火车实现并列前进的时候,我们需要做的就是用一块跳板连接这两列火车的车厢,如此一来,乘客们就可以从备用的车厢里安全地走上我们需要搭乘的火车,因此,我们即便没有可以活动的月台,也能实现在列车到站不停车的情况下,登上列车。