8.并非玩笑

我们还有一个非常有意思的问题：在一列从甲地向乙地行驶的火车上，是否存在若干个点，通过它和路基的关系来看，正在朝着反方向——即从乙地到甲地的方向运动？

其实，每时每刻，每个车轮上都有一些这样的点。那么它们到底在哪里呢？

你肯定知道，火车的轮圈上有些边缘是突起的（轮缘）。那么，这个边缘下面的每个点在火车移动的过程中不是朝前进，而是向后退！

我们只要做一个简单的实验就能证明这一点。用蜡把一根火柴粘在体积较小的圆形物体上，比如硬币或者纽扣，将火柴沿着圆形物体的半径牢牢地粘好，下半部分远远地探出圆物的边缘。假如现在把圆形物体放在直尺的C点上（如图8），并且开始让它从右向左滚动的话，探出的火柴部分的F、E、D各点不是朝前，而是向后运动。这些点离圆形物体的边缘越远，在圆形物体滚动时向后移动得越明显（D点移动到D'点处）。

图8　圆形物体向左滚动时火柴F、E、D各点向相反方向移动

图9　火车车轮向左滚动时轮缘下部向右移动

火车轮缘的每个点都和我们实验中火柴探出部分的移动情况完全一致。

这样一来，火车上有些点不是朝前移动而是向后退这一点就不会让你觉得奇怪了。没错，这种运动花费的时间仅为几分之一秒：不过无论怎么说，在行驶的火车上确实存在朝反方向的移动，这和我们以往的概念完全不同。以上所描述的景象可以用图9和图10加以解释。

图10　上图为滚动轮圈上每一点画出的曲线，下图为火车轮突出边缘上每一点画出的曲线