認識力的運動與靜止(1 / 2)

認識力的運動與靜止

參考坐標的選取適當與否,對解決運動學和動力學中的問題是很重要的。在物體的動、靜狀態中,內力或外力起著決定性作用。選取不同的坐標就有不同的運動結論。我國古代關心的運動學問題的核心,其實就是如何選取坐標。古人的動靜觀是在實踐中完善、確立和發展起來的,標誌著古人認識水平的逐步提高。

有一個楚國人乘船過江,他身上的佩劍不小心掉落江中。他立即在船艙板上做記號,對他的船友說:“這是我的劍掉落的地方。”

到了河岸,船停了,這個楚國人從他刻記號的地方跳到水裏去尋找劍。船已經行駛了,但是劍沒有移動,像這樣尋找劍,不是很糊塗嗎!

這個故事出自先秦時期雜家呂不韋的《呂氏春秋·慎大覽·察今篇》。刻舟求劍反映出來的是一種以靜止、孤立、片麵的方式看待問題,同時反映了古人對物理概念運動和靜止的認知。

從物理意義上講,從靜止到運動、由運動到靜止,或者速度大小或者方向變化,都叫“狀態改變”。其改變的原因,就是因為物體受到了力的作用。換言之,力決定了物體的動、靜狀態。

故事中楚國人沒有看到舟、水與劍的辯證關係,沒有看到事物是運動發展的,隻是簡單性地看到舟與劍的位置是相對固定的。沒看到水流的變化使船一直在前進,故舟與劍的關係也一直處於變化當中,所以這是一種錯誤的看待事物的方式。

從故事編纂者呂不韋的口氣看,他是知道怎樣找到掉落江中的劍的。用他的方法找到這把劍,從物理角度看有以下幾種:

一是,記下掉落位置離岸上某標誌的方向和距離。這就是說,以河岸作為參考坐標。

二是,在船不改變方向和速度的情況下,記下劍掉落時刻、船速和航行時間,據此求出靠岸的船和劍掉落地點的距離。這就是說,以船作為參考坐標。

在物理學上,決定空間位置或物體運動與否必須有一個參考係。沒有這個參考係,不清楚參考坐標的人,就像“刻舟求劍”一樣糊塗。正如《淮南子·齊俗訓》所說:東家謂之西家,西家謂之東家,連古聖皋陶都不能斷定是非。

事實上,類似於船、河岸和水三者之間誰在運動,以及天和地、月和雲誰在運動等問題,是古代人最關心的運動學問題。這裏既涉及參考坐標的重要性,也和相對運動問題有關。

對於運動與靜止的問題,曾經幾乎同時困擾了古代東西方的哲人。古希臘亞裏士多德曾經提出,停泊在河中的船實際上處於運動之中,因為不斷有新水流和這船接觸。“不能同時踏進同一條河”的命題就是由此而來的。而我國古人以自己的思考方式回答了運動與靜止的問題。

針對“刻舟求劍”,晉代天文學家束皙認為,運動著的船實際上是不運動的,如果過江時一直保持船和河岸垂直指向對岸,船和河床的相對位置就不改變。把參考坐標取在過江線或河床上,這時就得出“水去而船不徙”的結論。

束皙的另一種看法是,讓船和水同速漂流,把參考坐標取在整個水流上,船對於水也不發生位置移動。

由於參考坐標的關係,原來不動的物體都成為運動的了。這並不奇怪,也不是令人驚奇的,這些極其典型的相對運動的事例,很早就為我國文人所注意,並成為他們筆下的力作佳句。