老巫：巨人的肩膀

儿子经常看发现频道（Discovery Channel）的流言终结者（MythBusters），看多了，就会走火入魔，问些奇怪的问题。昨晚的问题是：

 

用枪与地面平行射出一颗子弹，由于地球引力，子弹最终会掉到地面。同时另外还有一颗子弹，在枪的同样高度自由降落。两颗子弹是不是会同时落地？

 

答案似乎很明显，但我知道我的物理知识不足于解释一定会紧跟而来的第二个问题：为什么？我做思考状态，同时估摸着饭桌上另外一个人很快会有答案的。果然，她发言了：自由落体的那颗子弹先落地。

 

“为什么？”儿子问，正如我预料的那样。

 

“因为……因为……”她的解释听起来没问题，但不能让儿子信服。我也不认可。

 

有了这两分钟时间做准备，我可以发言了：我没有足够物理知识来解这个问题，但是我们可以做个思维实验（thought experiment）。你可以想象自由落体的那颗子弹也是用枪射出来的，但射击的力量几乎是零，所以子弹一出枪管就垂直往地面上掉。你也可以想象如果射 击的力量是无穷大，那子弹就永远不会落地。当然，我们这里不仅像你说那样，不考虑空气阻力，而且可能还得把地球看作是平的。如果当射击的力量从零增加到无 穷大，子弹落地的时间也增加到无穷大，那么当射击的力量大于零而小于无穷大，子弹落地的时间应该介于自由落体的时间和无穷大之间，所以要比自由落体的时间 长一些。

 

嘿嘿，一个简单问题给我弄复杂了，儿子除了点头之外没法再问什么，尽管他心里不服气。我呢，继续扬长避短：我们还可以这么想，如果你用枪垂直往 上射击，那么子弹最后落地的时间肯定比从枪的水平自由落体的时间要长。反过来，如果你用枪垂直往下射击，那么子弹最后落地的时间肯定要短。想象我们把射击 角度由垂直往上慢慢往下移，直到垂直往下，那么中间一定会有一个角度，使得子弹最后落地的时间正好和自由落体的时间一样。这样的话，你一开始的问题是问这 个角度是不是正好就是与地面平行。

 

出于礼貌，儿子继续点头。同时，饭桌上那个第三者开始摇头。

 

亲爱的读者，您也在摇头，是不是？好，我打住。但是我得解释一下本文的标题。昨天跟儿子说这些时，自然提到牛顿力学。说起牛顿，不由得想他那“ 巨人的肩膀”名言。不过在这里，我是想读者中肯定有人可以对这个问题给出一个既准确又易懂的答案 -- 请您出让一下您的“巨人的肩膀”，给我、我儿子以及饭桌上第三者站一站。