3月20日在新一代小米SU7發(fā)布會(huì)上,雷總說(shuō)了一番驚人的話(huà):兩輛車(chē)以60公里每小時(shí)的速度正面碰撞,相當(dāng)于一輛車(chē)以120公里的速度撞到墻上。此番言論立即引起大家的吐槽。
這話(huà)首先我們告訴大家:絕對(duì)是錯(cuò)的。兩輛車(chē)以60公里的速度正面相撞,結(jié)果和一輛車(chē)以60公里的速度撞墻是一模一樣的,不是120公里。
當(dāng)然,這是一個(gè)很常見(jiàn)的幻覺(jué)。美國(guó)著名科普節(jié)目《流言終結(jié)者》的主持人杰米海納曼也在節(jié)目中犯過(guò)這個(gè)錯(cuò)誤,面對(duì)大家的指出,流言終結(jié)者干脆又做了一期節(jié)目來(lái)證明:秉承著流言終結(jié)者的一貫作風(fēng),他們真的找來(lái)了真正的汽車(chē)來(lái)做碰撞實(shí)驗(yàn)。最終結(jié)果證明海納曼(自然也包括雷軍)都是錯(cuò)的。
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《流言終結(jié)者》視頻截圖 圖源網(wǎng)絡(luò)
我們其實(shí)可以列個(gè)式子算一算。
首先我們從動(dòng)量的角度來(lái)計(jì)算。動(dòng)量是質(zhì)量與速度的乘積,在表征碰撞過(guò)程的時(shí)候非常有用,因?yàn)榕鲎矔r(shí)間往往非常短,而在時(shí)間無(wú)限短的情況下,是無(wú)法使用力的概念的。用公式來(lái)寫(xiě),就是P=MV.在第1個(gè)場(chǎng)景中,兩輛汽車(chē)迎頭相撞,相撞前速度是60,相撞后各自停下來(lái),于是動(dòng)量的變化量Delta P應(yīng)該是60M。而在第2個(gè)場(chǎng)景中,一輛汽車(chē)以120的速度撞墻,然后停下來(lái),則動(dòng)量的變化量Delta P應(yīng)該是120M,這顯然與第1個(gè)場(chǎng)景不相當(dāng)。想要在第2個(gè)場(chǎng)景中制造出與第1個(gè)場(chǎng)景一樣大的沖量的沖擊,速度必須仍然是60公里。
當(dāng)然也可以從能量的角度來(lái)計(jì)算。動(dòng)能Ek=1/2MV^2,于是在第1個(gè)過(guò)程中,汽車(chē)撞擊所吸收的能量是1800M,而在第2個(gè)過(guò)程中則是7200M,相差整整4倍。同樣也和動(dòng)量一樣,想要在第2個(gè)場(chǎng)景中保證能量與第1個(gè)相等,速度也必須是60。
所以我們證明雷總是錯(cuò)的了,那接下來(lái)就是物理理論方面的思辨:他究竟錯(cuò)到哪了?
我們首先來(lái)還原一下這個(gè)幻覺(jué)是如何產(chǎn)生的:顯然我們表征兩輛汽車(chē)相向運(yùn)動(dòng),可以采用各種各樣的參考系,既可以采用靜止的地面,于是表征的結(jié)果就是兩輛車(chē)以60公里的速度相向運(yùn)動(dòng),也可以以其中一輛車(chē)為參考系,這樣的結(jié)果就是作為參考系的這輛車(chē)不動(dòng),而另外一輛車(chē)則以120公里的速度開(kāi)過(guò)來(lái)。雷總敘述中的120顯然是這么來(lái)的。
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碰撞測(cè)試 圖源網(wǎng)絡(luò)
但問(wèn)題就是:我們這樣變更參考系,固然會(huì)改變我們碰撞過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)的描述,但卻不會(huì)改變我們動(dòng)量的大小。在質(zhì)量不變的情況下,改變動(dòng)量大小的是速度的變化量,因此我們要看的是汽車(chē)初狀態(tài)和末狀態(tài),也就是碰撞前與碰撞后速度的變化,而這個(gè)無(wú)論我們?cè)趺锤淖儏⒖枷担际?0。所以動(dòng)量不會(huì)隨著我們這樣改變參考系而變化。無(wú)論汽車(chē)撞上的目標(biāo)物如何運(yùn)動(dòng),只要汽車(chē)的速度變化是這一個(gè)方向的60公里每小時(shí),那效果就一定是一樣的。
當(dāng)然也替雷總說(shuō)幾句:這樣的錯(cuò)誤其實(shí)非常容易犯,我們前面提到的科普主持人海納曼就是一個(gè)例子。哪怕是職業(yè)物理學(xué)家,也不敢保證自己說(shuō)的每句話(huà)就真的那么符合物理學(xué),在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域或許還好點(diǎn),一到涉及到量子力學(xué)或者相對(duì)論,那就一定是各種各樣的災(zāi)難頻發(fā)。在這些領(lǐng)域,人的直覺(jué)往往是錯(cuò)的,想要保證自己的論斷是正確的,直覺(jué)往往不靠譜,唯一靠譜的就是坐下來(lái)拿紙拿筆算一遍——自然還要保證算對(duì)。就連費(fèi)恩曼這樣的大家也在跟人打賭中輸過(guò),當(dāng)時(shí)一名科幻作家描述了一艘飛船高速靠近一個(gè)圓盤(pán)狀星系的場(chǎng)景,說(shuō)航天員眼中的這個(gè)星系中間是發(fā)藍(lán),而兩邊是發(fā)紅的,就像一個(gè)金魚(yú)眼一樣。費(fèi)恩曼跟他打賭事實(shí)不會(huì)是這樣,可相對(duì)論方面的計(jì)算證明,費(fèi)恩曼恰恰賭錯(cuò)了。
所以沒(méi)必要去嘲笑任何人——誰(shuí)知道下次是不是你呢?我們只是說(shuō)這一個(gè)問(wèn)題重新把高中物理學(xué)帶到了大家的視野,給大家增加點(diǎn)樂(lè)趣,這就夠了。
作者:海北尬生,因其嘗求學(xué)于北海之北,每不顧環(huán)境而放尬言,故起此名也。喜航天,愛(ài)讀書(shū),本學(xué)理工,愛(ài)好文學(xué)。
~the end~
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