如果有人告诉你,你此刻正坐在一辆时速高达十万七千公里的超级跑车上,你一定会觉得这是天方夜谭。此时此刻你可能正安稳地坐在椅子上,手里的咖啡杯连一丝涟漪都没有泛起。天文学数据不仅冷酷而且确凿:地球围绕太阳公转的速度大约是每秒30公里。这意味着在阅读这句话的短短几秒钟内,你已经在浩瀚的宇宙中移动了数百公里。

我们之所以对这种风驰电掣毫无察觉,首先要归功于大自然最基础的物理法则之一,那就是伽利略提出的相对性原理

想象你正坐在一架平稳飞行的喷气式客机上,舷窗全部遮蔽。只要飞机不进行爬升、下降或转向,空乘人员可以轻松地为你斟满一杯橙汁,你也可以毫无障碍地在过道里行走。在这个封闭的机舱内,你根本无法通过自身的感官来判断飞机是在以每小时900公里的速度巡航,还是静止在停机坪上。

地球本质上就是这样一架巨大的、且飞行极其平稳的宇宙飞船。我们生活的大气层并非独立于地球之外,而是被引力牢牢抓住,与地表山川、海洋以及我们人类作为一个整体同步运动。既然所有的参照物都在以同样的速度并肩前行,我们的感官自然就失去了判断运动的坐标系。并没有一股时速十万公里的狂风迎面吹来,因为风也是这趟旅程的乘客。

仅仅是同步运动还不足以完全解释这种“静止错觉”。毕竟当汽车急刹车时,即使我们和车子原本速度一致,也会不由自主地向前倾。这就涉及到了人体生物学与物理学的交汇点:我们进化出的感官系统,本质上是一台加速度计,而不是速度计。

藏在我们内耳深处的前庭系统是人体的平衡中枢,其中的耳石器官专门负责感知力的变化。当你坐在加速起步的跑车里,或者在电梯突然上升的瞬间,耳石会因为惯性滞后,压迫神经细胞,大脑才会收到“我们在动”的信号。一旦速度稳定下来,无论这个速度是快是慢,只要不再发生改变,耳石就会恢复平衡,大脑便不再报警。地球的公转在短时间内可以看作是一个极其完美的匀速运动,没有急加速,也没有急减速,我们的身体探测器在这样平滑的运动面前彻底失灵了。

严谨的物理爱好者可能会指出,地球绕太阳的运动轨迹是椭圆形的,这种曲线运动本质上时刻都伴随着方向的改变,也就是向心加速度。既然有加速度,为什么我们还是感觉不到被甩出去的力量?

这就涉及到了宇宙尺度的欺骗性。地球公转的轨道半径长达1.5亿公里。在这个巨大的尺度上,地球每秒钟弯曲的弧度微乎其微。虽然我们确实在时刻进行着“转弯”运动,但这个转向动作太过缓慢和宏大。

物理学计算表明,地球公转产生的离心力大约只有地表重力的0.06%。这一丁点微弱的力,完全被强大的地心引力所淹没。这就好比你在百米冲刺时,有一只蚂蚁试图把你向后拉,你根本不可能察觉到这股阻力的存在。

我们感觉不到地球的运动,恰恰是生命得以繁衍的幸运。如果地球的运行像一辆颠簸的老旧公交车,频繁地加速减速,或者公转轨道小到让我们能感受到明显的离心力,那么海洋将掀起滔天巨浪,大气层会被撕扯得支离破碎,复杂的生命形式恐怕永远无法在这样一个动荡的摇篮中诞生。这份感官上的“迟钝”,实际上是宇宙给予我们最温柔的保护。

来源: 张天缘的科普号