請想想看,當這隻腳落下的一瞬間,天平會起一些什麼變動?在這隻腳還在繼續落下的這一瞬間,放著鉗子的這隻天平盤會向下沉呢、還是向上升呢、還是停留在原地不動?
對於這個問題,你現在既然已經知道自由落下的物體沒有重量,就可以先提出正確的答案來:這隻盤在這一瞬間一定會向上升起。
果然,原來掛起的那隻腳,在落下的時候,雖然跟下麵那隻腳連在一起,但是它對下麵一隻腳所施的壓力,到底比它在固定不動的時候小。鉗子的重量在這一瞬間要減少些,因此天平盤就要在這一瞬間升起一下(羅森堡實驗)。
儒勒·凡爾納的月球旅行
凡是讀過儒勒·凡爾納《炮彈奔月記》小說的人,一定很願意回味書裏描寫炮彈飛過地球和月球的引力相等的一點時候的有趣情形。那兒發生了簡直像童話裏一樣的事情:炮彈裏的一切東西都失掉了重量,而那些乘客,隻要一跳就會懸空不落下來了。
這段描寫是完全正確的,但是這位小說家忽略了一點,就是這樣的情形也應該在這個引力相等的一點以前和以後發生。我們不難在這裏證明,炮彈裏的乘客和一切東西,在炮彈剛一飛出的時候就已經完全沒有了重量。
這一點看起來仿佛叫人難以相信,但是你細細一想,一定會奇怪自己為什麼對於這樣大的疏忽當時竟一點也沒有覺察。
我們仍舊拿儒勒·凡爾納的小說來做例子。無疑的,你們一定沒有忘記“炮彈車廂”裏的乘客怎樣把那隻狗的屍體丟到車廂外麵去,以及他們發現那屍體並沒有向地麵跌落而是繼續跟車廂一同前進的時候那種驚奇的情形。
這位小說家正確地描寫了這個現像,而且給這個現像做了正確的解釋。確實的,大家都知道,所有物體在真空裏都是用同樣的速度落下:地球引力使所有物體得到了相同的加速度。在現在這一種情形,炮彈車廂和狗的屍體在地球引力的作用下,自然應該產生相同的落下的速度(相同的加速度);或者更正確的說,它們從炮筒射出的時候所得到的速度,應當在重力的作用下同樣的減低。
於是,炮彈車廂和狗的屍體在行進路上的每一點上,速度應該始終是完全相同的。因此,從炮彈車廂裏投擲出去的狗的屍體,會繼續跟著車廂行進,一步也不落後。
但是,這位小說家對於下麵一點卻沒有想到:假如狗的屍體在炮彈車廂外麵不會向地麵跌落,那麼,為什麼在車廂裏麵卻會跌落呢?無論它在車廂裏麵或者外麵,它所受到的作用的力量都是相同的呀!因此,狗的屍體即使懸空放在車廂裏麵,它也應該停留在空中:它有跟炮彈車廂完全相同的速度,因此,在跟車廂的相對關係上,它是停留在靜止狀態中的。
這個道理,對於狗的屍體適用,對於炮彈車廂裏的乘客和所有東西也適用:在行進路上的每一點上,它們都跟炮彈車廂有相同的速度,因此它們即使停留在沒有什麼支持的地方,也就不應該落下。原來是放在車廂地板上的一把椅子,可以四腳朝天地放到車廂的天花板下麵不會跌“下”來,因為它要跟著天花板繼續向前行進。而乘客呢,也可以“頭向下”的坐到這張椅子上,毫不感到有要跌下來的威脅。
真的,有什麼力量能夠使他跌下來呢?因為,假如他跌了下來的話,那就等於說炮彈車廂在空間行進得比乘客更快(否則的話,椅子是不會向地板接近的)。而這是不可能的,因為我們知道,炮彈車廂裏的一切東西,都跟炮彈有相同的加速度呀。
這一點,小說家沒有注意到:他以為在自由行進的炮彈車廂內部的物體,仍舊要壓向它們的支點,和炮彈車廂靜止不動時候的情形一樣。儒勒·凡爾納忽略了一件事,就是,物體所以向支點施壓力,隻是因為它的支點是靜止不動的,或者雖然在動但不是用同樣速度在動;假如物體和它的支點在空間用相同的加速度運動,那麼它們就不可能彼此相壓了。
這樣,我們的乘客從旅行開始的最初瞬間起,就已經沒有重量了,而能夠自由地在炮彈裏的空中停留;同樣,炮彈車廂裏的所有東西也應該立刻變成完全沒有重量的了。根據這個特點,炮彈車廂裏的乘客可以確定,他們是在空間很快地前進著呢,還是一動不動地停留在大炮筒裏。但是我們的小說家卻說,乘客在他們的天空旅行開始以後半小時,還在對一個問題解決不了,就是,他們是在飛行著呢,還是還沒有飛出?
像這一類疑問從海輪上的乘客發出是可能的,但是對於自由行進的炮彈車廂裏的乘客,發生這種疑問是沒有意義的:海輪上的乘客是仍舊保有他們的重量的,但是炮彈車廂裏的乘客卻不可能不發現他們已經變成完全沒有重量的人了。