大地为何会旋转?──浅谈参照物及其选择

乘坐过火车的人有这样的经历:当火车在田野上行驶时，火车上的乘客透过窗户向外看，发现附近的农田在后退，而远处的山林在前进，地球似乎在旋转。这是怎么回事？

要回答这个问题，我们还需要从参考文献开始。

在物理学中，我们称物体位置的变化为机械运动。机械运动是宇宙中最常见的现象。广义地说，任何物体都在做机械运动。然而，当我们说一个物体在运动或静止时，它是相对的，相对于一个参考物体。那么，什么是参考？

如果你仔细想一想，你会发现当我们通常说一个物体在运动或静止时，我们总是有意或无意地选择一个物体作为标准，并假设它是静止的，然后我们会看到被研究的物体和被选作标准的物体之间是否有位置变化，从而决定这个物体是运动还是静止的。在这里，被选择作为标准并被预先假定为静止的物体是物理学中的参照物。

通过以上分析，不难看出，原则上可以随意选择参考对象。这样，同一对象的描述将根据所选的参考对象而变化，有时甚至使问题变得非常复杂。例如，月球相对于地球绕地球椭圆运动。如果以太阳为参照物，月球的运动就要复杂得多。因此，为了便于研究问题，我们应该选择一个合适的对象作为参考，使问题更容易描述。这是选择参考的另一个原则。当研究物体在地面上的运动时，我们通常选择地面或固定在地面上的物体作为参考，这取决于研究的便利性。

现在让我们来看看前面的问题。当乘客坐在汽车里时，他会不经意地选择汽车作为观察周围物体的参照物。当乘客向车外看时，由于距离的关系，人眼对远处物体的视角变化很小，人眼感觉不到。结果，远处的物体似乎是静止的。当你专注于看远处时，你的眼角会看着附近的物体，比如麦田。人眼对附近物体的视角变化很大，感觉很明显，给人的印象是附近的麦田正在迅速后退。同样，当一个人聚焦于附近的物体时，他的眼角会感觉到远处的物体正在相对向前移动。结果，当人的视线聚焦在附近的物体上时，眼角看到远处的物体向前移动，而当视线聚焦在远处的物体上时，眼角看到附近的物体向后移动。这种不自觉的变化过程会让人感觉到附近的物体在后退，而远处的物体在前进，地球似乎在旋转。其中，眼睛的周边视觉由于观察范围大而发挥着重要作用。如果你不相信我，下次你坐火车的时候，把报纸卷成一个薄纸管，透过纸管往外看。你再也不会有这种感觉了。