8.并非玩笑

我們還有一個非常有意思的問題：在一列從甲地向乙地行駛的火車上，是否存在若干個點，通過它和路基的關系來看，正在朝著反方向——即從乙地到甲地的方向運動？

其實，每時每刻，每個車輪上都有一些這樣的點。那么它們到底在哪里呢？

你肯定知道，火車的輪圈上有些邊緣是突起的（輪緣）。那么，這個邊緣下面的每個點在火車移動的過程中不是朝前進，而是向后退！

我們只要做一個簡單的實驗就能證明這一點。用蠟把一根火柴粘在體積較小的圓形物體上，比如硬幣或者紐扣，將火柴沿著圓形物體的半徑牢牢地粘好，下半部分遠遠地探出圓物的邊緣。假如現在把圓形物體放在直尺的C點上（如圖8），并且開始讓它從右向左滾動的話，探出的火柴部分的F、E、D各點不是朝前，而是向后運動。這些點離圓形物體的邊緣越遠，在圓形物體滾動時向后移動得越明顯（D點移動到D'點處）。

圖8　圓形物體向左滾動時火柴F、E、D各點向相反方向移動

圖9　火車車輪向左滾動時輪緣下部向右移動

火車輪緣的每個點都和我們實驗中火柴探出部分的移動情況完全一致。

這樣一來，火車上有些點不是朝前移動而是向后退這一點就不會讓你覺得奇怪了。沒錯，這種運動花費的時間僅為幾分之一秒：不過無論怎么說，在行駛的火車上確實存在朝反方向的移動，這和我們以往的概念完全不同。以上所描述的景象可以用圖9和圖10加以解釋。

圖10　上圖為滾動輪圈上每一點畫出的曲線，下圖為火車輪突出邊緣上每一點畫出的曲線