作者:海北尬生,因其尝求学于北海之北,每不顾环境而放尬言,故起此名也。喜航天,爱读书,本学理工,爱好文学。
3月20日在新一代小米SU7发布会上,雷总说了一番惊人的话:两辆车以60公里每小时的速度正面碰撞,相当于一辆车以120公里的速度撞到墙上。此番言论立即引起大家的吐槽。
这话首先我们告诉大家:绝对是错的。两辆车以60公里的速度正面相撞,结果和一辆车以60公里的速度撞墙是一模一样的,不是120公里。
当然,这是一个很常见的幻觉。美国著名科普节目《流言终结者》的主持人杰米海纳曼也在节目中犯过这个错误,面对大家的指出,流言终结者干脆又做了一期节目来证明:秉承着流言终结者的一贯作风,他们真的找来了真正的汽车来做碰撞实验。最终结果证明海纳曼(自然也包括雷军)都是错的。

《流言终结者》视频截图 图源网络
我们其实可以列个式子算一算。
首先我们从动量的角度来计算。动量是质量与速度的乘积,在表征碰撞过程的时候非常有用,因为碰撞时间往往非常短,而在时间无限短的情况下,是无法使用力的概念的。用公式来写,就是P=MV.在第1个场景中,两辆汽车迎头相撞,相撞前速度是60,相撞后各自停下来,于是动量的变化量Delta P应该是60M。而在第2个场景中,一辆汽车以120的速度撞墙,然后停下来,则动量的变化量Delta P应该是120M,这显然与第1个场景不相当。想要在第2个场景中制造出与第1个场景一样大的冲量的冲击,速度必须仍然是60公里。
当然也可以从能量的角度来计算。动能Ek=1/2MV^2,于是在第1个过程中,汽车撞击所吸收的能量是1800M,而在第2个过程中则是7200M,相差整整4倍。同样也和动量一样,想要在第2个场景中保证能量与第1个相等,速度也必须是60。
所以我们证明雷总是错的了,那接下来就是物理理论方面的思辨:他究竟错到哪了?
我们首先来还原一下这个幻觉是如何产生的:显然我们表征两辆汽车相向运动,可以采用各种各样的参考系,既可以采用静止的地面,于是表征的结果就是两辆车以60公里的速度相向运动,也可以以其中一辆车为参考系,这样的结果就是作为参考系的这辆车不动,而另外一辆车则以120公里的速度开过来。雷总叙述中的120显然是这么来的。
但问题就是:我们这样变更参考系,固然会改变我们碰撞过程中的运动的描述,但却不会改变我们动量的大小。在质量不变的情况下,改变动量大小的是速度的变化量,因此我们要看的是汽车初状态和末状态,也就是碰撞前与碰撞后速度的变化,而这个无论我们怎么改变参考系,都是60。所以动量不会随着我们这样改变参考系而变化。无论汽车撞上的目标物如何运动,只要汽车的速度变化是这一个方向的60公里每小时,那效果就一定是一样的。
当然也替雷总说几句:这样的错误其实非常容易犯,我们前面提到的科普主持人海纳曼就是一个例子。哪怕是职业物理学家,也不敢保证自己说的每句话就真的那么符合物理学,在经典力学领域或许还好点,一到涉及到量子力学或者相对论,那就一定是各种各样的灾难频发。在这些领域,人的直觉往往是错的,想要保证自己的论断是正确的,直觉往往不靠谱,唯一靠谱的就是坐下来拿纸拿笔算一遍——自然还要保证算对。就连费恩曼这样的大家也在跟人打赌中输过,当时一名科幻作家描述了一艘飞船高速靠近一个圆盘状星系的场景,说航天员眼中的这个星系中间是发蓝,而两边是发红的,就像一个金鱼眼一样。费恩曼跟他打赌事实不会是这样,可相对论方面的计算证明,费恩曼恰恰赌错了。
所以没必要去嘲笑任何人——谁知道下次是不是你呢?我们只是说这一个问题重新把高中物理学带到了大家的视野,给大家增加点乐趣,这就够了。
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