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翻譯：毛明遠(yuǎn)

校對：趙琨、雷豐圖

責(zé)任編輯：毛明遠(yuǎn)

作者：Ethan Siegel

Forbes，Starts with A Bang專欄，原文鏈接：

https://www./sites/startswithabang/2019/02/02/ask-ethan-why-cant-we-feel-earth-flying-through-space/#43e62e3f5d81

“

我們腳下的行星在宇宙中永不停息地運動，但我們卻感覺不到這種高速和復(fù)雜的運動。地球在自轉(zhuǎn)，并圍繞太陽公轉(zhuǎn)；整個太陽系又圍繞銀河系的中心以230公里/秒的速度運行；而銀河系正向本星系團的仙女座星系加速運動；而本星系團相對于宇宙大爆炸后的其他星系團做高速運動。我的天吶！這些運動我們怎么都感覺不到？

水星任務(wù)信使號2005年8月2日飛臨地球時拍攝的系列照片，合并成動圖展示了地球的運動

Credit：NASA/信使任務(wù)

首先，有一個簡單的現(xiàn)象，我們看下圖：

如果我們把肢體伸到車外，可以感覺到氣流；車速提升一倍，氣流作用于肢體的壓力是之前的四倍

Credit: PXHERE / PHOTO NUMBER 151399

正如上圖描述，如果我們把15km/h的速度作為基準(zhǔn)；加速至30km/h，作用在肢體的力是之前的4倍；加速至60km/h，作用在肢體的力是基準(zhǔn)的16倍，這就是為什么汽車制造商努力降低風(fēng)阻系數(shù)的原因。這種作用力是因為肢體與空氣相對運動時空氣分子與肢體碰撞引起的。如果我們將車窗關(guān)閉，我們感受不到任何氣流，這是因為車內(nèi)的空氣和人體一并加速減速，并沒有相對運動。

計算機模擬太陽系在銀河系中的運動

Credit：RHYSTAYLOR

正如開篇描述的，我們正在宇宙中高速地復(fù)雜地運動，但我們根本感覺不到，就好比我們坐在一輛平穩(wěn)行駛的汽車中，如果不往車外張望，我們感覺不到向前行駛。這同樣可以解釋宇宙尺度以上所有高速和復(fù)雜運動的情況。

宇宙在大尺度上展現(xiàn)出均一性，但放大后，局部仍然會有高密度和低密度區(qū)域。低密度區(qū)域相對于高密度區(qū)域，相當(dāng)于排斥力，驅(qū)動了銀河系所在的本星系群以600km/s的速度向高密度區(qū)域運動，即偶極驅(qū)動(Dipole Repeller)

Credit：YEHUDA HOFFMAN, DANIEL POMARèDE, R. BRENT TULLY, AND HéLèNE COURTOIS, NATURE ASTRONOMY 1, 0036 (2017)

事實上，上述現(xiàn)象在100年前愛因斯坦就深入研究過，他認(rèn)為任何物體的速度改變都是加減速，而引力作用的結(jié)果也會是穩(wěn)定的加速，它們難以辨識。我們現(xiàn)在稱之為愛因斯坦等效原理。伽利略最早認(rèn)識到這個情況，雖然地球在自轉(zhuǎn)，但從比薩斜塔掉落的物體會垂直落下，這個物體和周圍的空氣都同處于一個參考系，一同運動。

上圖展示了等效原理，對于參考系內(nèi)的物體一個加速運動的火箭可以產(chǎn)生與引力同樣的效應(yīng)

Credit：WIKIMEDIA COMMONS USER MARKUS POESSEL, RETOUCHED BY PBROKS13

如果我們在太空中，也會有同樣的現(xiàn)象。比如，我們身處國際空間站，你僅僅是走出了自轉(zhuǎn)參考系。牛頓第一定律(即慣性定律)有效，同時地球引力、太陽和其他行星的引力，以及銀河系和星系群都作用于我們和我們周圍的物體，所以雖然有很多復(fù)雜的運動，我們?nèi)匀豢梢钥吹綉腋〉摹八薄?/p>

國際空間站的生活

Credit：PUBLIC DOMAIN IMAGE

然而，身處地球參考系的我們，還是有些例外的情況可以感知一些現(xiàn)象。地球是一個巨大的三維球體，我們處在球體空間表面的一點，引力作用于我們，這是一種從受精卵開始就持續(xù)作用于我們的力量，機體完全習(xí)慣于這種作用力，反而是失去這種作用力我們會感覺異樣。我們的腳距離地球的質(zhì)心更近，頭部相對遠(yuǎn)些，因此作用于腳部的引力相對較大，這就是潮汐力的形成原因。但我們并不能直接感受到這種細(xì)微的區(qū)別。但借助儀器可以測試和驗證，比如龐德-雷布卡實驗！

物理學(xué)家格蘭·雷布卡在哈佛大學(xué)進(jìn)行龐德·雷布卡實驗

Credit: CORBIS MEDIA / HARVARD UNIVERSITY

另外一個現(xiàn)象是地球上的潮汐。地球自轉(zhuǎn)的同時，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)，這是潮汐的最主要原因，我們雖然不能直接感受這種作用力，但通過身臨潮起潮落可以觀察這種現(xiàn)象，地球自轉(zhuǎn)一圈，我們會經(jīng)歷兩個高潮和兩個低潮(見下圖)。

潮汐示意圖

Credit: Wiki

此外，伴隨著地球自轉(zhuǎn)，還會有科里奧利力，我們可以通過傅科擺觀察到這種作用，大多科學(xué)館都有展示。如下圖所示假設(shè)在北緯45度，科里奧利力作用下的傅科擺。

北緯45度，傅科擺每兩天旋轉(zhuǎn)一圈。

Credit: CLEON TEUNISSEN / CLEONIS.NL

1851年，傅科最早在法國巴黎展示這一實驗。

在西班牙展示的傅科擺裝置

Credit: DANIEL SANCHO / FLICKR

我們?nèi)祟惪梢灾苯痈兄男畔⒎浅Ｓ邢蓿覀兛梢越柚鷥x器——如傅科擺裝置，通過思辨觀測和探索，不斷豐富我們的認(rèn)知，這就是科學(xué)的歷程！