张虎岗:运动世界的罗生门

文/张虎岗
有这样的一道题目:

一辆汽车沿河岸行驶,车上的人看到岸边的树木向西移动,河上一艘船向东移动。当以船为参照物时,最准确的描述是(  )

A.车向西运动,树木向东运动

B.树木向西运动,车向东运动

C.车和树木都向西运动,且树木比车运动得快

D.车和树木都向西运动,且车比树木运动得快

本题中有三个物体:汽车、树木、船。三者之间位置假定如下图所示:
题中叙述的是汽车的人看到的情景,由此可以推理出汽车和船相对于树木(或地面)的运动情况。“车上的人看到岸边的树木向西移动”说明以汽车为参照物,树木向西移动,则以树木(或地面)为参照物,汽车一定向东运动。若船相对于树木(或地面)静止不动或向西运动,则以向东行驶的汽车为参照物,船一定向西移动;当船相对于树木(或地面)向东行驶时,又可以分三种情况讨论:若船速等于车速,则以汽车为参照物,船静止不动;若船速小于车速,则以汽车为参照物,船向西运动;若船速大于车速,以汽车为参照物,船向东运动。因为车上的人看到“河上的一艘船却向东移动”,所以以地面为参照物,船不可能静止或向西运动,一定是向东运动且船速大于车速。
因为以树木(或地面)为参照物时,船向东运动,所以以船为参照物时,树木一定向西运动,且树木移动速度等于船速;又因为以地面为参照物时,船和汽车都向东运动,但船速大于车速,如下图所示。
由此可知,船与汽车之间距离逐渐变大,则以船为参照物,汽车向西运动,且移动速度等于船速与车速之差。
综上分析可知,当以船为参照物时,车和树木都向西运动,但树木运动速度比汽车大,即树木比车运动得快,与C项说法一致。
(在上面的图示中,船在东,树木在西,汽车在中间。请同学们思考:若三个物体的位置关系任意调换,影响判断结果吗?)
如果我们把这道题看作一个故事,那么这个故事中有三个参与者:汽车、树木和船。如果让每一个参与者描述看到的事实,应该是这样的:
首先登场的是汽车(或汽车上的人):在一个温暖的午后,我在河边的平直的路上晒太阳,转头却看到了两侧树木纷纷向西运动,当我把目光转到河中时,又看到一艘船在河中渐渐向东驶去。
然后的陈述人是在树木,她的发言是这样的:阳光明媚,风和日丽,微风吹动我的发丝,也惊醒了我午后恬然的梦,一辆汽车蓦然映入眼帘,在公路上向东行驶,河中也有一艘船以更快的速度向东远去。
最后发言的是船(或船上的人),他说:流水淙淙,像在耳边飘扬的歌声,回首,我看到河边路上的汽车缓缓地向西退去,岸边的树木也更快地向西运动。
(分别以汽车、树木、船为参照物,另外两个物体的运动情况如下所示:)
虽然三个观察者描述的现象中描述同一个运动过程并不完全相同,甚至在有些时时间是截然相反的。比如,在“树木”看来,汽车向东运动 ;而在“船”看来,船却是向西运动。但奇怪的是,他们又都没有背叛自己的眼睛,因为描述都是他们看到的事实,也就是说他们都是诚实的“人”。
你看,同一个故事,三位当事人从各自的角度出发讲述了同样一个事件,这里所说的“角度”更准确的说是物理学所指的参照物。也就是说三个“当事人”(汽车或汽车上的人、树木或地面、船或船上的人)各自以自身为参照物来描述其他物体的运动情况。但是在这三个叙事中,却呈现了三个不同的“事实”,这些“事实”虽然不尽相同,但都有各自的道理,我们也都能理解。可以说,这个例子说明了运动与静止的相对性,也就是只有在相对于其他事物或与其他事物比较时,我们谈一个物体的运动情况才是有意义的。
再放飞思维,我们会发现在生活中面对同样的事情,因为彼此站在不同的立场,就有了不同的看法,有不同的态度。就像判断同一物体的运动情况时,因为选择了不同的参照物而得出不同的判断,不同的人对同一事件的看法不同,也往往是因为立场不同。这时如果能换位思考,站在对方的角度考虑,便能多一份理解,少一些争执。
此正是:
横看成岭侧成峰,远近高低各不同。
动静先选参照物,换位思考谈笑中。
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