第一章　基本力学定律

1.碰鸡蛋

美国杂志《科学与发明》曾经提出了这样一个问题：两只手各拿一枚鸡蛋，并用其中的一枚撞击另外一枚（见图1），如果这两枚鸡蛋的硬度和碰撞的部位都一样，那么是被撞的那枚鸡蛋会碎，还是用来撞击的那枚鸡蛋会碎？

图1　哪一枚鸡蛋会被撞碎

该杂志根据实验的结果得出结论：在大多数情况下，“运动着的那枚鸡蛋”——也就是被用来撞击的那枚鸡蛋会碎掉。

该杂志认为：“运动着的鸡蛋在撞击静止的鸡蛋时，将压力施加在对方的蛋壳上。正像我们所知道的那样，鸡蛋的外壳并不是平面的，而拱形物体对外来压力的承受能力比较强，但当受力者为运动着的那枚鸡蛋时结果就不一样了。相对来讲，拱形物体对来自内部的压力明显抵抗力不足，当鸡蛋处于运动中时，其内部物质同样呈运动状态，在撞击的瞬间，这些物质从内部挤压蛋壳，蛋壳就会轻易地碎裂开。”

列宁格勒（今圣彼得堡）的一家颇有影响力的报纸曾刊出这个问题，并从广大读者那里得到了五花八门的答案。在这些答案中，有一部分人认为那枚被用来撞击的鸡蛋会碎，但另一部分人却认为它毫无“性命之忧”。尽管两种观点都有着极具说服力的论据，但它们全部都是错误的！事实上，任何论据都不可能确定两枚鸡蛋中会碎的是哪个！因为两枚鸡蛋——无论是被撞击的还是被用来撞击的，都是没有差别的。

其实，强调哪一枚鸡蛋是运动的或是静止的是毫无意义的，因为静止或运动都是相对的。假如参照物为地球，我们都知道，处于星际之间的地球本身就以自转和公转的方式进行着运动，而位于地球上的这两枚鸡蛋无疑也同样处于这种运动中，哪一枚鸡蛋在星际间运动得更快或者更慢，我们根本无须考虑。但如果一定要以运动或者静止的特征来判断这两枚鸡蛋哪个先破碎，那恐怕就得求助于大量的天文书籍，参照处于静止状态的星球，来确定这次撞击过程中的每一枚鸡蛋的运动状态。但即便这样也是白忙一场，因为我们所看到的星球都是在运动着的，就算是这些星球所属的银河系，相对于其他星系来说也是处于运动中的。

现在这两枚鸡蛋已经把我们的思路引向了浩瀚的宇宙深处，可是问题仍旧没有解决。但这个观察星空的过程毕竟是有意义的，它让我们得到了一个有助于解决这一问题的结论，那就是物体的运动必须以另一物体作为参照物。只有当两个物体相互接近或者相互远离的时候才能够实现位置的移动，单独的一个物体是没有运动可言的。事实上，对于这次撞击来说，两枚鸡蛋处于同样的运动状态，也就是说，它们在相互靠近，而这也恰恰是我们的答案。这个结果并不是由我们认为哪一枚鸡蛋静止或运动来决定的。

匀速运动和静止具有相对性，这一“经典力学相对论”最早是由意大利数学家伽利略提出的，尽管20世纪初提出的“爱因斯坦的相对论”使它得到了进一步发展，但我们却不能把它们当作一回事儿来看待。