- 趣味物理學:續篇
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 1216字
- 2021-10-29 18:02:03
5.不要停車的鐵道
假如我們站在火車站的月臺上時,剛好有一輛列車從月臺旁經過,我們想在這個時候跳上那趟列車是很難辦到的。倘若我們腳下的月臺并不是靜止不動的,而是處于移動的狀態,并且它移動的速度和火車移動的速度以及方向是相同的,那么在這樣的情形下,跳上列車還會存在困難嗎?
這可以說完全沒有難度。如果我們在這個時候跳上火車,相當于跳上了一輛靜止不動的火車。只要我們的前進速度和火車前進的速度以及前進的方向保持一致,那么對于我們來說,火車處于一種靜止不動的狀態。盡管它的車輪依舊在轉動,但是在我們看來,那些輪子仿佛是在原地轉動一樣。從理論上講,那些被我們看作是處于靜止狀態的東西(例如??吭诨疖囌镜幕疖嚕鋵嵏覀円粯樱祭@著地球進行自轉運動,并且與此同時,跟著地球一起繞著太陽進行公轉??墒?,我們完全感受不到這些旋轉運動,并且,我們并未感受到這些旋轉的運動給我們帶來的影響。
所以,我們應該建造一個這樣的火車站:當火車進站的時候,不要讓它停下來,而是仍然讓它保持之前的速度向前移動,旅客們可以像平常一樣,在月臺上正常上下車。
我們應該在一些展覽會上多采用類似的設備,如此一來,參觀者可以既方便又高效地觀賞陳列在會場里的展品。我們將會場的兩頭用一條猶如沒有盡頭的軌道一樣的鐵道連接在一起,這樣一來,當火車經過的時候,參觀者可以毫不費力地上下車。

圖4 A、B兩站間不需要停車的鐵道構造
圖4向我們展示的就是這樣一種非常有意思的構造。其中,我們將會場兩頭的車站用A和B表示出來。我們在這兩個車站的中間放置了一塊一動不動的圓形的場子,將一個大轉盤擺放在場子的外圈。而在轉盤的外圍纏上一圈鏈索,這些鏈索可以用來掛車廂。當轉盤開始轉動時,車廂圍繞著轉盤轉動的速度,與轉盤外緣的速度保持一致。所以,參觀者可以輕而易舉地從轉盤走到車廂里或是從車廂里出來,走到轉盤上。參觀者下車后,可以徑直向轉盤中央走去,直到來到那塊靜止不動的場子里。我們從轉盤的內緣登上那個靜止的地方應該不存在困難:因為這里的圓的半徑非常小,所以圓周的速度幾乎可以忽略不計。當參觀者來到中間那塊徑直的場子后,就可以過橋,從車站離開了(圖5)。
假如火車停下來的次數并不是很頻繁的話,就能夠節省出很多時間和能量。打個比方,城市里的電車幾乎將自身能量的三分之二和大部分時間都消耗在了出站時緩慢提速,以及在停車前緩慢降速的運動上。

圖5 無須停車的火車站
就算我們使用的月臺是無法活動的,車站也能保證旅客在火車行駛途中自由地上下車。我們的做法是:讓旅客先跳上停在與這列火車處于相同軌道上的另一列火車,然后將這列火車發動起來,并且將它的速度快速提上去,直到車速跟馬上進站的火車保持一致。當兩列火車實現并列前進的時候,我們需要做的就是用一塊跳板連接這兩列火車的車廂,如此一來,乘客們就可以從備用的車廂里安全地走上我們需要搭乘的火車,因此,我們即便沒有可以活動的月臺,也能實現在列車到站不停車的情況下,登上列車。