再談運動的相對性——兼評方舟子博士的回復

筆者先前對「運動的相對性」問題做了細緻講解，詳見《運動的相對性只適用於慣性系嗎？——兼談方舟子博士的物理水平》一文。在文中，筆者介紹了運動的相對性概念，運用中學物理知識對「地球和太陽誰繞誰轉」這一問題做了分析，並辨析了方舟子博士所混淆的「運動的相對性」和「相對性原理」概念。文章在科普平台科學公園發表後，方舟子博士做了回應。從他的反饋來看，他在理解上還有一些困難，因此筆者準備通過評點方舟子博士的回應，再來簡要科普一下運動的相對性。

方舟子博士：科騙公園貼了一長篇大字報

張局長答：對搞不清「運動的相對性」的人科普是困難的，必須講解得十分細緻才行，因此，篇幅不可避免就長了。如果方舟子博士對篇幅過長感到困擾，覺得內容太多自己難以消化，筆者願意向方舟子博士致歉，以後可以考慮把一篇長文拆成若干篇短文發表。

方舟子博士：拿著中學課本要來教我物理

張局長答：筆者選用教材有中學課本，卻並非只有中學課本。為了因材施教，獲得良好的教學效果，筆者特意也選用了能讓方舟子博士「心潮澎湃」的《力學概論》。不過話說回來，運動的相對性是中學物理的講授內容，用中學課本其實已經夠了。

方舟子博士：堅定地認為太陽繞著地球轉

張局長答：方舟子博士的這句話完全是無中生有。筆者在文中明確講到，這是一個參考系選取的問題。不同參考系中會有不同結果，比如在質心繫中，既不是太陽繞地球轉，也不是地球繞太陽轉，而是太陽和地球共同圍繞質心轉動。仿照方舟子博士經常使用的句式，筆者是否可以反問一句：「你用哪只氪金眼看到我堅定地認為太陽繞著地球轉？」

方舟子博士：身體轉一圈就是在反向轉動整個宇宙

張局長答：身體轉一圈，在自己看來，宇宙就圍繞著身體反向轉了一圈，這就是運動的相對性，完全沒有問題。方舟子博士或許覺得這樣子的話彷彿是觀察者向宇宙的其它部分施加了作用，「反向轉動整個宇宙」，覺得這很荒謬。其實其中的道理在筆者的文章中已經講得很清楚了，在此筆者願不厭其煩，特別向方舟子博士再做分析。首先，旋轉參考系是非慣性系，牛頓第二定律不成立，在旋轉參考系中宇宙旋轉，並不需要有誰去「轉動」它。其次，通過引入假想的慣性力，可使牛頓第二定律在非慣性系中依然成立。因此，非要從動力學角度解釋宇宙轉動的話，「反向轉動整個宇宙」的正是慣性力，而不是觀察者對宇宙施加了什麼力。

為了檢驗方舟子博士對知識的掌握情況，布置一道習題。如圖，有一觀察者A和質量為m的物體B，它們相距為R，靜止在地面上。忽略它們之間的作用力。現在，觀察者A以勻角速度ω逆時針原地轉動。假設t = 0時刻，觀察者A這樣建立坐標系：取AB連線為x軸，A指向B的方向為x軸正方向；垂直於x軸、但平行於地面的方向是y方向；觀察者A處於這個坐標系的原點處。觀察者A轉動，坐標系也隨之在x-y平面內轉動。

(1)求這個坐標系中物體B的坐標表達式x(t), y(t)，並寫出B物體的軌跡方程。

(2)在旋轉坐標系中引入慣性力，證明B物體所受合力提供B物體轉動所需的向心力。

方舟子博士：開車上北京就是北京跑到其輪子底下

張局長答：開車上北京，在汽車參考系看來，汽車靜止，北京向著汽車運動，這是最基礎的運動的相對性的問題，中學物理課堂上應該普遍會講到這類例子。筆者注意到在先前的辯論中方舟子就提了這個例子，顯然是想作為反例來反駁運動的相對性，當時就頗覺詫異。因為根據方舟子博士的發言，他似乎只質疑運動的相對性在非慣性系中的適用性，對慣性系而言並沒有明確反對的意思。（方舟子博士原話：「你在北大物理系學物理的時候沒有學過在經典力學和狹義相對論中運動相對性只適用於慣性參考系？」）而方舟子博士屢次拿這件事情說事，表明他顯然連慣性系之間的運動相對性都沒搞懂。這件事情和慣性系非慣性系沒多大關係。實際的汽車會有加速減速過程，不過我們總可以選取其中的某段運動，可以近似看作勻速運動，在這一過程中，汽車就是慣性系。請問方舟子博士，我們能不能在這個慣性系中考查汽車和北京的運動，說汽車靜止而北京在朝著汽車接近呢？

方舟子博士：不過現在只敢用化名來罵我了（從化名看應是某個資深方黑）

張局長答：實事求是地說，「資深方黑」壓根算不上，經常圍觀方舟子博士科普中犯的錯誤來找點樂子倒是真的，畢竟生活需要調劑嘛。

方舟子博士：還是知羞恥的嘛。

張局長答：一個博士科普作家，搞不懂中學物理基礎問題，還要罵別人「傻子」，這才是丟人的事情吧。

方舟子博士：要是浪費時間去教訓這種鑽陰溝的蒙面大俠，那才真上當了。

張局長答：方舟子博士是Krang嗎？

鑽陰溝的蒙面大俠(上)和Krang(下)

後記和預告

筆者對方舟子博士的這幾個問題感到失望。很明顯，問出這種問題的人，既沒有理解運動的相對性，也沒有自己先動動腦子。此外，方舟子一邊裝成對筆者文章不屑一顧的樣子（「要是浪費時間去教訓這種鑽陰溝的蒙面大俠，那才真上當了」），一邊又用話術歪曲事實誤導人。請問方舟子博士，如果你沒看過筆者的文章，你如何知道筆者是「拿著中學課本」來教你物理的呢？如果你看過了筆者的文章，為何不告訴別人，筆者也選用了大學教材，包括煞費苦心地選用了讓你「心潮澎湃」的《力學概論》呢？

雖然方舟子博士說：「要是浪費時間去教訓這種鑽陰溝的蒙面大俠，那才真上當了。」不過看來，當真有機會「教訓」的時候，方舟子博士還是不願放過的。這是隔了好幾天之後方舟子博士的又一條微博：

方舟子博士：科騙公園拿著一張星軌圖證明不僅太陽圍繞地球轉，整個宇宙都圍繞地球轉。要不要算一下，旋轉速度是多少，超過光速多少倍？

部分了解方舟子博士的網友評論道，這條微博顯得方舟子博士有點心虛。只提問，卻不發表觀點。但真說沒有發表觀點也不對，其實還是發表了觀點。方舟子博士這兩句設問的意思其實大家都可以明白：如果「亂取」參考系，速度就會超過光速，違背了相對論。撇開方舟子博士的心虛表現，這裡指出的問題其實是值得討論的，這確實是許多人存在的困惑，因此筆者打算再寫一篇文章專門來聊聊這個話題，敬請各位讀者們耐心等待一下筆者的後續文章。在正式進入這個話題之前，筆者也有個問題很好奇想問下方舟子博士：下圖是能令你「心潮澎湃」的《力學概論》的截圖，這裡面也明確寫著「星星開始旋轉」。請問，在你「心潮澎湃」的時候，有沒有想過、有沒有計算過，旋轉速度是多少，超過光速多少倍呢？

《力學概論》截圖，感謝牧雲一葉網友供圖。

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