第一章　基本力學定律

1.碰雞蛋

美國雜志《科學與發明》曾經提出了這樣一個問題：兩只手各拿一枚雞蛋，并用其中的一枚撞擊另外一枚（見圖1），如果這兩枚雞蛋的硬度和碰撞的部位都一樣，那么是被撞的那枚雞蛋會碎，還是用來撞擊的那枚雞蛋會碎？

圖1　哪一枚雞蛋會被撞碎

該雜志根據實驗的結果得出結論：在大多數情況下，“運動著的那枚雞蛋”——也就是被用來撞擊的那枚雞蛋會碎掉。

該雜志認為：“運動著的雞蛋在撞擊靜止的雞蛋時，將壓力施加在對方的蛋殼上。正像我們所知道的那樣，雞蛋的外殼并不是平面的，而拱形物體對外來壓力的承受能力比較強，但當受力者為運動著的那枚雞蛋時結果就不一樣了。相對來講，拱形物體對來自內部的壓力明顯抵抗力不足，當雞蛋處于運動中時，其內部物質同樣呈運動狀態，在撞擊的瞬間，這些物質從內部擠壓蛋殼，蛋殼就會輕易地碎裂開。”

列寧格勒（今圣彼得堡）的一家頗有影響力的報紙曾刊出這個問題，并從廣大讀者那里得到了五花八門的答案。在這些答案中，有一部分人認為那枚被用來撞擊的雞蛋會碎，但另一部分人卻認為它毫無“性命之憂”。盡管兩種觀點都有著極具說服力的論據，但它們全部都是錯誤的！事實上，任何論據都不可能確定兩枚雞蛋中會碎的是哪個！因為兩枚雞蛋——無論是被撞擊的還是被用來撞擊的，都是沒有差別的。

其實，強調哪一枚雞蛋是運動的或是靜止的是毫無意義的，因為靜止或運動都是相對的。假如參照物為地球，我們都知道，處于星際之間的地球本身就以自轉和公轉的方式進行著運動，而位于地球上的這兩枚雞蛋無疑也同樣處于這種運動中，哪一枚雞蛋在星際間運動得更快或者更慢，我們根本無須考慮。但如果一定要以運動或者靜止的特征來判斷這兩枚雞蛋哪個先破碎，那恐怕就得求助于大量的天文書籍，參照處于靜止狀態的星球，來確定這次撞擊過程中的每一枚雞蛋的運動狀態。但即便這樣也是白忙一場，因為我們所看到的星球都是在運動著的，就算是這些星球所屬的銀河系，相對于其他星系來說也是處于運動中的。

現在這兩枚雞蛋已經把我們的思路引向了浩瀚的宇宙深處，可是問題仍舊沒有解決。但這個觀察星空的過程畢竟是有意義的，它讓我們得到了一個有助于解決這一問題的結論，那就是物體的運動必須以另一物體作為參照物。只有當兩個物體相互接近或者相互遠離的時候才能夠實現位置的移動，單獨的一個物體是沒有運動可言的。事實上，對于這次撞擊來說，兩枚雞蛋處于同樣的運動狀態，也就是說，它們在相互靠近，而這也恰恰是我們的答案。這個結果并不是由我們認為哪一枚雞蛋靜止或運動來決定的。

勻速運動和靜止具有相對性，這一“經典力學相對論”最早是由意大利數學家伽利略提出的，盡管20世紀初提出的“愛因斯坦的相對論”使它得到了進一步發展，但我們卻不能把它們當作一回事兒來看待。