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| 編輯推薦： |
◆精良底本：选择《趣味物理学》系列作者修订的完整版本，是作者生前的集大成之作。
◆精准翻译：专邀果麦版《从一到无穷大》、果麦版《物理世界奇遇记》译者阳曦担纲《趣味物理学》的翻译，专邀果麦版《童年的秘密》译者李依臻担纲《趣味物理学》进阶篇翻译。
◆精美印刷：双色印刷，高清修复数百幅插图，优化阅读体验。
◆拓展延伸：《趣味物理学》根据每章内容，结合当下时事，在每一章章末布置课后练习题，小读者们可以借此融会贯通，并加深对物理的兴趣。
◆附加价值：随书附赠思维导图，一张图理清整本书的主题和知识点，减轻阅读障碍。
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| 內容簡介： |
看似波澜不惊的生活里，涌动着许多物理学原理！
比如说：
端坐在椅子上的你，根本没法站起来；
行走是一系列向前的摔倒动作；
一吨木头竟然比一吨铁更重；
我们看到的日出其实比太阳的实际位置高；
我们很难挤碎一枚鸡蛋，因为蛋壳的拱形结构；
旋转的陀螺不倒，全靠上面每一点所做的圆周运动；
凸出的鱼眼提高了折射率，这样鱼儿在水下才能看清；
离舞台10米的观众，竟不如100千米之外的听众更快听到声音。
和别莱利曼一起，穿透日常事物的表象，
了解物理学的趣味与奥秘 ！
顺便附上作者亲述的写作初衷：
这本书的目标不是介绍新的知识，而是帮助你“了解自己已经知道的东西”。换句话说，它想刷新你的物理学基础认知，使之变得生动，并教你学会运用这些知识的各种方式。所以，书中有很多趣味问题、脑筋急转弯、奇闻轶事、好玩的实验、悖论和出乎意料的类比——这些来自日常世界和科幻作品的内容都和物理有关。
科幻小说最适合出现在这样的书里，所以别莱利曼大量引用了儒勒·凡尔纳、H. G. 威尔斯、马克·吐温和其他作家的作品，因为除了供人消遣以外，这些作家描绘的幻想实验很适合作为物理课上的案例。他想通过《趣味物理学》激发读者的兴趣，勾起读者的好奇心，因为我相信，你对某样东西越有兴趣，就越愿意去深入钻研它，也越容易理解它的含义——从而获取更多的知识。
这本书希望你能从物理学的角度沿着科学的脉络思考，将物理学知识与日常事物紧密联系在一起。 “科普作家引领读者从基础的通识出发，走向深刻的思想和严肃的研究，他通过简单的讨论或显著的案例，介绍根据这些事实得出的主要结论，激发读者不断提出更新的问题。科普作家不应预设读者不思考，或者不能、不愿思考。恰恰相反，他应该预设潜在的读者热切地希望开动大脑，并通过自己认真艰苦的工作辅助、引导对方迈出最初的几步，教会他继续独立前行。”
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| 關於作者： |
雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼，苏联科普作家，趣味科学创始人。
别莱利曼一生发表了1000多篇文章，出书105本，其中大部分是趣味科普读物。他的《趣味物理学》《趣味代数学》《趣味几何学》《趣味力学》等作品堪称世界科普经典。他的作品还被翻译成汉语、英语、德语、法语、波兰语、西班牙语、葡萄牙语、意大利语、匈牙利语等多种语言，在世界范围内出版发行。
俄罗斯知名科学家、火箭技术先驱者之一格鲁什科称赞别莱利曼是“数学的歌手、物理学的乐师、天文学的诗人、宇航学的司仪”。他将文学语言和科学术语巧妙地融为一体，将生活实践与科学理论有趣地结合在一起。
为了纪念他，月球背面上的一座环形山以他的名字命名。
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| 目錄：
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《趣味物理学》目录：
作者序
速度和速率 运动的构成
我们的速度有多快？
逆时间而行
一秒的千分之一
慢速摄像机
我们什么时候绕太阳运动得更快？
车轮之谜
轮子动得最慢的地方
脑筋急转弯
帆船从哪儿启航？
重力和重量 杠杆 压强
试着站起来！
走和跑
如何跳下行驶的汽车？
抓住一颗子弹
西瓜炸弹
如何称量自己的体重？
物体在什么地方更重？
坠落的物体有多重？
从地球到月球
飞向月球：儒勒·凡尔纳VS真相
错误的秤也能称出正确的重量
比你想象的更强壮
尖锐的物体为什么特别锋利？
舒服的……石头床
空气阻力
子弹和空气
大贝莎
风筝为什么会飞？
活的滑翔机
热气球般的种子
延迟跳伞
回旋镖
旋转与永动机
如何分辨煮熟的蛋和生的蛋？
旋转
墨迹旋风
被欺骗的植物
永动机
“小毛病”
“动力来自这几个球”
乌菲姆采夫的蓄电池
“一个不是奇迹的奇迹”
另外几种永动机
连彼得大帝都想买的永动机
旋转与永动机
两个咖啡壶
古罗马人的“无知”
液体压力……向上
哪个桶更重？
液体的天然形状
弹头为什么是圆的？
“填不满”的酒杯
不愉快的特性
永不沉没的硬币
筛子打水
泡沫帮助工程师
伪永动机
吹肥皂泡
最薄
不用弄湿手指
我们怎么喝东西？
改进漏斗
一吨木头和一吨铁
没有重量的男人
永动钟
第六章 热
奥克特亚布斯卡亚铁路什么时候更长？
抓不到的小偷
埃菲尔铁塔有多高？
从茶杯到水位尺
澡堂里的靴子
如何创造奇迹？
自上弦钟
引人深思的香烟
在沸水里也不会融化的冰
上面还是下面？
来自紧闭窗户的风
神秘的旋转
冬天的外套能温暖你吗？
脚下的季节
纸壶
冰为什么是滑的？
冰锥问题
第七章 光
凝固的影子
蛋里的鸡
滑稽摄影
日出问题
第八章 反射和折射
看穿墙壁
会说话的脑袋
前面还是后面？
镜子是可见的吗？
镜子里面
对着镜子画画
最短和最快
飞翔的乌鸦
万花筒
幻象宫殿和海市蜃楼宫殿
光为什么会折射以及它如何折射
更长的路反而更快
“新鲁滨孙漂流记”
用冰点火
帮助阳光
海市蜃楼
“绿光”
第九章 视觉
摄影术发明之前很多人不会做的事
怎么看照片？
照片应该放多远？
放大镜的奇特效果
放大照片
电影院里最棒的位置
致图画杂志读者
怎么看画？
两个维度里的三维
立体镜
双眼视觉
单眼和双眼
鉴伪
巨人眼里的世界
立体镜里的宇宙
三眼视觉
立体的闪光
透过火车车窗观察
透过有色眼镜观察
“奇迹影子戏”
神奇的变形
这本书有多高？
钟楼表盘
黑与白
哪个更黑？
凝视肖像
其他视错觉
近视
第十章 声音和听觉
寻找回声
以声为尺
声镜
剧院里的声音
海底回声
蜜蜂为什么会发出嗡嗡声？
幻听
蚱蜢在哪里？
耳朵的把戏
《趣味物理学进阶篇》目录
力学基础
最简便的出行方式
停下吧，地球
空邮
不停歇的轨道
自动人行道
难解的定律
巨人斯维亚托戈尔之死
人可以在没有支撑的情况下
行走吗
火箭为何升空
乌贼是怎样游泳的
搭乘火箭遨游星际
力、功与摩擦
天鹅、龙虾与狗鱼的故事
与克雷洛夫的意见相左
敲碎一枚蛋的壳
逆风航行的帆船
阿基米德真的能撬动地球吗
儒勒·凡尔纳笔下的大力士与
欧拉定理
怎样打结才牢固
假如没有摩擦
“切柳斯金号”失事的物理学原因
自动平衡的木棒
圆周运动
旋转的陀螺为什么不倒
杂技
与哥伦布不同的竖鸡蛋方法
消失的重力
假如你是伽利略
你我之间的争论
如何赢得这场争论
魔球的奥秘
液体望远镜
飞跃大回环
马戏团里的数学题
缺失的重量
万有引力
引力究竟有多大
连接地球与太阳的钢缆
我们能摆脱万有引力吗
卡沃尔和他的朋友是如何
飞往月球的呢
月球上的半小时
在月球上射击
无底之井
童话世界中的铁道
如何开凿隧道
乘着炮弹旅行
牛顿山
幻想中的大炮
沉重的帽子
怎样减缓急剧加速带来的
伤害
写给数学爱好者们
液体和气体的特性
无法沉潜的海
破冰船是如何工作的
去哪里寻找沉没的船只
如何实现儒勒·凡尔纳和
H.G. 威尔斯的幻想
如何使“萨特阔号”破冰船重
见天日
水力永动机
是谁发明了“气体”一词
一项看起来很简单的任务
水池问题
神奇的容器
空气的力量
新式希罗喷泉
可别喝不到
倒扣的玻璃杯中的水有多重
轮船为什么会相互吸引
伯努利原理及其效应
鱼鳔的作用
波浪与旋涡
地心之旅
想象与数学
在幽深的矿井中
平流层气球
热现象
扇子
为什么风会让我们感觉更冷
沙漠里的热风
面纱可以保暖吗
制冷罐
不用冰的冷柜
人类能承受的高温极限
温度计或是气压计？
煤油灯的玻璃罩有什么用处
为什么火焰不会自己熄灭
儒勒·凡尔纳遗漏的章节
水为什么能扑灭火呢
以火制火
沸水可以将水烧开吗
雪可以将水烧开吗
气压计汤
沸水总是滚烫的吗
热气腾腾的冰块
用煤制冷
磁与电
慈石
指南针之谜
磁力线
怎样使钢磁化
庞大的电磁铁
磁力戏法
电磁铁在农业方面的用途
磁力飞行器
悬棺
电磁运输
火星人对决地球人
钟表与磁力
磁力永动机
博物馆的难题
另一种幻想的永动机
近似永动机
饮水鸟
地球的年龄
电线上的小鸟
闪电光芒下
闪电的价值
室内的雷雨
光的反射、折射与视觉
多角度人像照片
太阳能发动机与加热器
隐身帽
隐身人
隐身术的威力
透明的标本
隐身人看得见吗
保护色
迷彩色
眼睛在水下能看到什么
潜水员是怎样看清的
水中的透镜
游泳新手面临的危险
看不见的针
从水面之下看水上世界
深水里的颜色
视觉盲点
月亮看上去有多大
天体的视觉大小
为什么显微镜能放大物体
视错觉
凸显身材的衣服
哪一个看上去更大
想象力
再谈视错觉
放大的网点
奇特的车轮
时间显微镜
尼普科夫圆盘
兔子为什么斜着眼睛看东西
为什么黑暗中所有的猫都是灰色的
冷光
声音与声波
声音与无线电波
声音与子弹
不存在的爆炸
假如声速变慢
最漫长的谈话
最快的传播方式
击鼓传声
云朵与空气的回声
无声之声
超声波技术
格列佛与小人的声音
每天读两天的当日报纸
汽笛问题
多普勒效应
罚单的故事
以声音的速度行驶
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| 內容試閱：
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试着站起来！
如果我说你没法从椅子里站起来，你一定觉得我在开玩笑——可是真的，如果以某种特定的方式坐在椅子里，哪怕没有任何束缚，你也站不起来。不信我们试试看。上半身直立，脚不能收到椅子下面。现在，不要移动你的脚，也不要向前倾身，试着站起来。不管你多努力都做不到。除非把脚收到椅子下面，或者身体前倾，否则你怎么都站不起来。
给出解释之前，请容我介绍一下身体，尤其是人体的平衡机制。物体只有在它的重心的垂线穿过其底部时才不会倒下。有些倾斜得太厉害的圆柱体一定会倒。但反过来说，如果圆柱体的重心垂线穿过它的底面，那它就不会倒。著名的比萨斜塔、博洛尼亚斜塔和阿尔汉格尔斯克的斜钟楼都是斜的，但它们不会倒塌，也是基于同样的原理——这几座建筑物重心的垂线并未超出其地基的范围，而且它们的地基都埋在地底深处。
你的身体重心垂线必须落在双脚的轮廓以内，你才不会摔倒，所以单脚站立才那么难，要在绷紧的绳子上保持平衡则更难。我们的“底面”很小，所以重心的垂线很容易落到这个范围以外。你有没有注意过那些“老水手”的奇怪步态？他们一生中的大部分时间都待在颠簸的甲板上，身体的重心垂线随时可能落到底面积外，所以他们才会养成这样的习惯：在甲板上走路时双脚尽可能地朝两边分开，占据更大的空间，以免摔倒。哪怕回到了坚实的地面上，他也自然而然地保持了自己习惯的摇摇摆摆的走路方式。
下面我们再举一个反面的例子：试图保持平衡的努力也能塑造优美的姿态。把货物顶在头上的搬运工往往体态健美——我假设你已经注意到了这件事。你也许还见过头顶罐子的女性的精致雕像。因为头上顶着东西，所以他们必须挺直自己的头和身体。也正因为头顶有东西，所以无论他们朝哪个方向倾斜，都会让重心垂线产生比平时更严重的偏移，超出身体底面的范围，继而失去平衡。
现在回头来看本章开头我提出的问题。你坐在椅子上，你的身体重心位于脊柱附近——大约在肚脐上方20厘米的位置。以这个位置为起点作一条垂线，它会穿过双脚后方的椅面。你已经知道了，一个人要想站起来，他的重心垂线必须落在双脚的轮廓范围以内。既然如此，要想站起来，我们要么向前倾身，改变身体的重心位置；要么把脚收到椅子下面，好让重心垂线穿过身体的底面。这正是我们从椅子里站起来时经常做的动作。如果不允许你这样做，你永远都站不起来——正如你已经试过的那样。
冬天的外套能温暖你吗？
如果我告诉你，你的毛皮大衣根本没法温暖你，你大概觉得我在开玩笑。但假如我能证明这一点呢？请看下面这个实验。取一支普通温度计，记录它的读数。然后用你的毛皮大衣把它裹起来，放几个小时，再次记录温度计的读数。它应该和原来一模一样。现在你是不是信了，毛皮大衣没法温暖你？而且说不定还会让你更冷！取两袋冰块，其中一袋用毛皮大衣裹起来，另一袋放在盘子里。等盘子里的这袋冰融化以后，解开大衣，你会发现第一袋冰块完全没化。如你所见，大衣至少肯定没法给你带来温暖，恰恰相反，它看起来似乎还有降温的效果，因为冰融化的时间变长了！
所以，冬天的外套能温暖你吗？如果“温暖”的定义是热交换，那么答案是不能。灯能产生热交换，火炉也可以，我们的身体也行，它们都是热源。但你的毛皮大衣不是热源，它自身不会产生任何热量，只能帮助我们的身体减少热量的损失。所以披着毛皮的温血动物——事实上，它们的身体就是一种热源——摸起来要比没有毛皮的暖和得多。但我们拿来做实验的温度计不是热源，所以哪怕用毛皮大衣把它裹起来，它的读数自然也不会变。裹在大衣里的冰化得慢，也是因为大衣的导热能力很差，它会阻止冰块吸收周围的热量。
地面上的雪的作用类似毛皮大衣，和所有粉末状的物体一样，雪也是热的不良导体，所以它能帮助地面减少热的损失。被雪层覆盖的地面温度往往要比露天的位置高10℃左右。
所以，“冬天的外套能温暖你吗？”这个问题的答案是：它只能帮助我们的身体保温，事实上，不是外套温暖了我们，而是我们温暖了外套。
剧院里的声音
喜欢看戏、听音乐会的人都很清楚，剧院的声学效果有的很好，有的很糟糕。有的剧院能把演讲和音乐清晰地传到相当一段距离以外，有的剧院哪怕坐得很近都听不清楚。
不久前人们还认为，剧院声学效果的好坏完全取决于运气。现在建筑者已经找到了一些抑制负面混响的途径和方法。虽然我不打算在这个话题上多做展开，因为恐怕只有建筑师才感兴趣，不过请容我强调一句，避免声学缺陷的途径主要是创造吸收多余声音的表面。
敞开的窗户吸收声音的效果最好——就像孔洞吸收光线的效果最好。顺便说一句，估算消声效果时，我们采用的标准单位是一平方米敞开的窗户。观众自身吸收声音的效果也很棒，每个人大约相当于半平方米敞开的窗户。“观众真的能把演讲者的话听‘进去’。”一位物理学家这样说过。如果没有能听进去话的观众，演讲者也真的会很困扰。
声音被过度吸收也不是什么好事儿，因为第一，这会削弱演讲和音乐的声音；第二，这还会过度抑制混响，让声音听起来显得单薄脆弱。正如我们看到的，一定程度（既不长也不短）的混响是有益的。每座剧院需要的混响程度各不相同，负责设计的建筑师必须对此做出估算。
从物理学的角度来说，剧院里还有一个有趣的地方，那就是提词厢。提词厢的形状总是一样的——你有注意过吗？这是物理学决定的。提词厢的天花板是一面凹面声镜，它承担着双重功效：第一，避免提词员说的话被观众听到；第二，把提词员的声音反射到舞台上的演员耳朵里。
走和跑
有的事情你每天都要做成千上万次，有生之年，日复一日，那你应该非常了解它们，难道不是吗？是的，你会回答。然而事实并非如此，就拿行走和奔跑来说，还有比这更熟悉的事吗？但我想问问，你们中有多少人清楚明白地知道，我们走和跑的过程中实际上是在做什么，或者说这二者的区别在哪里。我很确定，大部分人会发现自己的描述陌生得令人震惊，以下这段话出自保罗·伯特教授的作品《动物学讲座》（里面的插画是我画的）：
假如一个人单腿站立，比如说右腿，然后进一步假设他抬起脚跟，同时身体前倾。以这样的姿势，他的重心垂线会自然而然地移到身体的底面以外，所以他必然向前摔倒。几乎就在这个动作开始的瞬间，他迅速向前迈出左腿，让左脚落在重心垂线前方的地面上。这样一来，重心垂线再次回到了双脚支撑的范围内，于是身体恢复了平衡——这个人向前走了一步。
他也许会保持这个相当累人的姿势，不过他应该会希望继续前进，于是他再次前倾，让重心垂线移到底面外，然后在即将摔倒时再次迈腿（这次是右腿）向前，这样他就又往前走了一步。如此周而复始。因此，行走其实是一系列向前摔倒的动作，只是行走的人及时地将后面那条腿迈到新的支撑位置，从而恢复了平衡。
我们试着探寻一下这个问题的本质。假设第一步已经迈出去了。在这一刻，右脚仍踩在地面上，而左脚刚刚碰到地面。如果这个人走得不是特别慢的话，他的右脚应该已经提起来了，因为这个动作让他得以前倾身体，打破原来的平衡。左脚先碰到地面，接下来，等到整个左脚在地上站稳，右脚已经完全提了起来，与地面不发生任何接触。与此同时，随着股三头肌的收缩，原本在膝盖处微微弯曲的左腿瞬间绷直。这让半弯的右腿得以向前移动，不必接触地面。随着身体的运动，右脚开始接触地面，为下一步做好准备。在这一刻，左腿只有脚趾的部分还停留在地面上，左脚即将完全离开地面，开始下一轮动作。
奔跑和行走不一样的是肌肉的突然收缩让踩在地面上的那只脚有力地绷直了，将身体推向前方，所以奔跑时你的整个身体会完全离开地面，虽然只有很短的一段时间。然后你会再次落到地面上，靠另一只脚支撑，随后这只脚又会迅速迈向前方，与此同时，身体继续停留在空中。因此，奔跑由一系列不断交换的单脚跳组成。
有的人可能觉得，在水平的人行道上行走消耗的能量为零，但事实并非如此。对走路的人来说，他迈出每一步的过程中，身体的重心都会向上移动几厘米，然后再落回原来的高度。计算表明，沿着水平道路行走消耗的能量大约相当于让身体向上移动同样距离所需能量的1/15。
冰为什么是滑的？
打过蜡、表面光滑的地板比没打过蜡的滑得多。既然如此，光滑的冰面岂不是也应该比崎岖不平的冰面更滑？但现实却恰恰相反，雪橇在崎岖不平的冰面上跑起来比在光滑的冰面上顺畅得多——如果你亲自拉过雪橇，那你可能已经发现了这个问题。崎岖不平的冰面为什么比平坦的冰面更滑？冰之所以是滑的，并不是因为它的表面有多光滑，而是因为它在受到压力时熔点会下降。
现在我们来看看，当你拉雪橇或者滑冰时实际上发生的事情。踩着冰刀的我们把全身的重量都压在一块很小的区域上，这块区域的面积可能只有几平方毫米。回忆一下本书的第二章，你会发现，穿冰刀的人对冰面施加了一个很大的压力。在这样的压力下，冰的熔点会降低。假设冰面的温度是-5 摄氏度，滑冰者施加的压力让他脚下的冰面熔点降低了6摄氏度或7摄氏度，那么这个位置的冰就会融化，在冰刀和冰面之间积聚薄薄的一层水。难怪滑冰者能在冰面上轻松滑行。无论他滑到冰面上的什么地方，同样的过程都会再次重复。滑冰者不断地在水的薄层上滑行。只有冰拥有这种特殊的性质。一位物理学家甚至说它是“自然界里唯一一种滑溜溜的物体”。其他所有物体都只是表面光滑而已。
现在，说回我们最初的问题。崎岖不平的冰面为什么比平坦的冰面更滑？我们已经知道，接触面越小，同等重量的物体产生的压强越大。一个人的身体在什么情况下产生的压强更大？是在平坦的冰面上还是在崎岖的冰面上？显然，他在崎岖冰面上产生的压强更大，因为在这种情况下，支撑他身体的只有冰面上的几个凸点。压强越大，冰融化得越快，因此也变得越滑——前提是雪橇的滑道够宽（但薄薄的冰刀在崎岖的冰面上不会滑得更轻松，因为动能产生的热量会切开冰面上的凸点，让冰刀更充分地接触冰层）。
压力会让冰的熔点降低，这一特性解释了我们周围的很多现象。被紧紧挤压在一起的冰块会凝结成一大块，正是出于这个原因，扔雪球的男孩们也会无意识地利用这种特性——一片片的雪花之所以能被捏成雪球，正是因为压力降低了它们的熔点。我们堆雪人时同样利用了这一原理。（所以一旦霜冻特别严重，散落的雪就很难捏成雪球或者堆成雪人，我想背后的原因应该不用解释了吧。）经过无数行人的踩踏，人行道上的雪会慢慢变成坚硬的冰层。
理论计算的结果表明，要让冰的熔点降低1 摄氏度，我们必须对它施加130千克/平方厘米的压强，这个数字相当可观。别忘了，在融化的过程中，冰和水承受着同样的压力。但在我们刚才介绍的几个案例中，承受强大压力的只有冰，冰融化后产生的水承受的是大气压力，所以在这种情况下，压力对冰熔点的影响要大得多。
最简便的出行方式
17 世纪的法国讽刺作家西哈诺·德·贝尔热哈克曾在其著作《月球简史》中描述过一件据说是亲身经历的神奇事件：一天，他在做实验时，忽然身体与实验仪器升到半空，过了半晌，当他降落到地面上时，却惊奇地发现自己并非身在法国，甚至不在欧洲，而是来到了加拿大。奇怪的是，西哈诺·德·贝尔热哈克对这次跨洋飞行深信不疑，他坚称，当他在空中时，地球继续向东旋转，因此他降落到了加拿大而非法国。
不得不说，这真是一种又便宜又省事的出游方式。只需升到空中停留片刻，就能一路向西，去一个完全不同的地方。这种方式若是可行，又何苦再鞍马劳顿？只需在空中等待稍许，就能抵达目的地。
可惜这一切都只是想象。首先，半空中的我们并没有真正与母星地球分离，我们仍然联系在一起，因为包裹我们的空气也参与地球的自转。空气——或者说密度较低的气层——以及空气中的云、鸟、虫、飞机，都随着地球一同旋转，倘若空气不与地球一起旋转，那我们就会被猛烈的风暴所席卷，与这种风暴相比，最糟糕的飓风也如同和风一般（飓风或龙卷风的风速是40米/秒或144千米/ 小时，而在圣彼得堡的纬度，地球将载着我们以230米/秒或828千米/ 小时的速度在空气中穿行）。
无论是我们静止，空气流动，还是空气静止，我们运动，都没有什么区别，在这两种情况下，我们所感受到的风力是相同的。假若有人骑自行车以100千米/小时的速度前行，即使是在平静无风的天气里，也得顶风行进。即使我们能够升到大气层的顶端，或者如果地球根本没有大气层，我们也无法采用贝尔热哈克所描述的那种简便的旅行方式。实际上，当我们离开旋转的地球表面时，我们将继续以相同的速度——地球在我们脚下移动的速度——在惯性的作用下继续移动。再次回到地球上时，我们会发现自己还在之前的位置。这就像是在行驶的火车车厢内跳跃，离地和落脚的位置是相同的。诚然，我们在惯性力的作用下（沿切线）做直线运动，我们脚下的地球是在追踪一条弧线，但在较
小的时间间隔内，这一点可以完全被忽略。
阿基米德真的能撬动地球吗
“给我一个支点，我能撬起地球！”传说这是古希腊著名物理学家阿基米德的豪言壮语。普鲁塔克曾在其著作中描述道：“有一次，阿基米德给他的亲戚和朋友叙拉古国王希伦写了一封信。他在信上说，如果给他一个支点，他能撬动任何重物。他对这一理论已经达到了自负的程度。他还妄言道，如果有另一个地球，他就能在另一个地球上撬动我们栖居的地球。”
阿基米德认为，如果他有一根杠杆，即使以最弱的力量也能撬动最重的物体。我们只需要将力施加在杠杆的长力臂上，而让短力臂来撬动重物。因此，他相信只靠双手按压一根长长的杠杆的力臂，就能轻易地抬起很重的物体，哪怕这个物体的质量等同于地球（为避免歧义，我们把“撬动地球”理解为在地球表面撬动一个质量相当于地球的物体）。
不过我认为，如果这位伟大的科学家知道地球具有多么巨大的质量的话，绝对不敢再妄出豪言。让我们设想一下，如果阿基米德真的找到了另一个地球作为支点，而且，他能奇迹般地制作出一根长长的杠杆。那么，请你们猜测一下，如果把跟地球同质量的重物抬高1 厘米，需要花费多长时间？答案是至少需要3000万年！
天文学家已经知道了地球的质量。如果我们称一下与地球质量相同的重物，那么它的重量大概是：6000000000000000000000吨
假设一个人在不借助外力的情况下，能够举起60千克的重物，那么为了“抬起地球”，就必须准备一根超长的杠杆，它的长力臂必须是短力臂的100000000000000000000000倍。
我们可以很容易地计算出， 如果要将短力臂抬高1厘米， 杠杆的另一端需要在浩渺的宇宙中划出一条长达1000000000000000000千米的弧线。如果阿基米德打算将地球抬高1 厘米，那么他就需要越过巨大的距离来按压杠杆，这会耗费他多少时间呢？
假设阿基米德可以在1 秒内将60千克的重物抬高1 米（几乎等同于一匹马的力量），他将地球抬起1 厘米，就要1000000000000000000000秒，也就是3000万年！哪怕阿基米德一辈子都在按压杠杆，他把地球抬起的高度也远不及一根纤细的发丝。
尽管阿基米德机智过人，但他也无法想出什么手段来明显地缩短按压杠杆的时间。因为根据力学黄金定律，如果一种机器的力有所缺损，它的位移就会增加。换句话说，就算阿基米德能以30万千米/ 秒的速度（大自然中最快的速度——光速）按压杠杆，他也需要花费千万年的时间，才能将地球撬起1厘米。
与哥伦布不同的竖鸡蛋方法
哥伦布曾提出过一个著名的问题——如何将鸡蛋竖起来。他的解决方式非常简单，那就是将鸡蛋的一头敲破（顺便说一句，这则广为流传的故事其实并不是真实的，据说有人将很久之前的故事放在了哥伦布身上，故事原本的主人公是意大利建筑师布鲁内莱斯基，他建造了佛罗伦萨大教堂的巨大穹顶，他曾说“我建造的穹顶就像这颗鸡蛋一样，能依靠一个尖尖的点支撑而屹立不倒 ”）。
事实上，哥伦布的解决方案是完全错误的。当哥伦布敲破鸡蛋时，他就改变了鸡蛋的形状，这意味着竖立的鸡蛋不再是鸡蛋，而是变成了其他的东西。问题的核心正在于鸡蛋的形状。一旦形状改变，我们就是在用另一种物体替代鸡蛋，因此哥伦布的答案并不是问题的正解。
我们还有一个办法，可以在不改变鸡蛋形状的情况下，利用陀螺原理来解答这位大航海家的问题。只需使鸡蛋围绕长轴旋转，无论是鸡蛋的尖头还是圆头朝下，鸡蛋都能坚持一段时间不倒下，图27向我们展示了操作方法。有一点需要提示诸位读者，做这个实验用到的鸡蛋必须是煮熟的。这在哥伦布的故事里并非无迹可循，因为他在提出这个问题时，随手从餐桌上拿起了一个鸡蛋，我想餐桌上的鸡蛋不可能是生的。如果用生鸡蛋的话，就无法使它旋转竖立，因为生鸡蛋的内部全是液体，蛋液会阻碍生鸡蛋的旋转。顺带一提，许多家庭主妇都靠这个方法来辨别鸡蛋的生熟。
鱼鳔的作用
对鱼来说，鱼鳔起到什么样的作用呢？人们通常认为，当鱼想要从水底浮上水面时，就会鼓起鱼鳔，增加鱼身的体积，使排开的水的重量超过自身的重量，在浮力的作用下，鱼就会上升到水面。当鱼不想再上升，或者想下沉到水底时，那它就会缩紧鱼鳔，减少鱼身的体积和排开的水的重量，根据浮力定律，它会再次下沉到水底，人们关于鱼鳔的这种笼统的概念可以追溯到17世纪——1685 年，佛罗伦萨科学院的伯雷利教授首次提出了这一理论。在此后的200多年中，没有人对此抱有怀疑，因此它被写入了每一本教科书中。直到最近，科学家们经过研究调查后发现，这个理论完全不成立。
鱼鳔无疑可以帮助鱼在水中浮沉，被切除鱼鳔的鱼只有拼命地摆动鱼鳍才能在水面上漂浮，一旦鱼鳍停止摆动，它就会像一颗石头一样沉到水底。
那么鱼鳔真正的作用是什么呢？事实上，它的作用非常有限，它只能帮助鱼停留在一定的深度，在这个深度的水里，鱼排开的水的重量与它本身的重量相等。当鱼摆动鱼鳍让自身下沉到更深的地方时，周围强大的水压就会压缩鱼身及鱼鳔，这时，鱼排出的水的重量就会小于它本身的重量，因此鱼开始下沉，它下沉的深度越深，承受的水压就越大，每下沉10米，水的压力就增加一个大气压，鱼的身体就会被压缩得越来越小，下沉的速度也就越来越快。
当鱼脱离平衡状态，摆动鱼鳍向上游动时，也会出现同样的现象，只不过方向是相反的。这时周围的水压减小，鱼鳔膨胀了起来（之前鱼鳔里的气压与周围的水压是均衡的），鱼的体积增加，因此开始向上浮动。鱼上浮的高度越高，鱼身的体积就膨胀得越大，上升的速度也就越快。鱼无法通过“压缩鱼鳔”的方式来实现沉浮，因为鱼鳔壁没有肌肉组织。
我们可以通过以下的实验证明，鱼是通过被动的方式扩大和缩小身体体积的。我们把一条用氯仿麻醉过的鲤鱼放
入一个装满水的密封容器里，让容器内保持和天然水池一定深度的压力相近的高压。这时，鱼会翻着肚皮一动不动地漂在水面上。如果我们把它稍稍按到水中，它会再次浮上水面。如果我们把它按到靠近容器底部的位置，它就会沉到水底，但如果我们将它按到这两个位置的中间，它就可以保持一个平衡的状态，既不会下沉，也不会上浮。回想一下刚刚讲过的鱼鳔的被动胀缩，你就会明白这是怎么一回事了。
因此，和人们普遍持有的认知相反，鱼不能自由地胀缩自己的鱼鳔，鱼的体积只能随着外部压力的增减而被动地发生变化——这也符合玻意耳- 马略特定律。事实上，这种体积的变化会对鱼造成伤害，因为它会迫使鱼以越来越快的速度上浮或下沉，换句话说，只有在鱼一动不动的情况下，鱼鳔才能维持鱼的平衡，而这种平衡是不稳定的。渔夫观察到的情况印证了我们的观点：他们在深水中捕鱼时，常常看到鱼从鱼钩或渔网挣脱，但这些鱼并没有潜回到深水中，而是会飞快地浮上水面，有些鱼的鱼鳔甚至从嘴里凸了出来。
这就是鱼鳔真正的作用，不过我们探讨的是鱼鳔在鱼上浮和下沉的过程中起到的作用，除此之外，鱼鳔是否还有其他作用呢？其实到目前为止，我们对鱼鳔的功能仍然知之甚少，只对它在流体静力学方面发挥的作用做出了合理的解释。
月亮看上去有多大
如果问一问身边的朋友，月亮看上去有多大，你会听到各种各样的答案。大多数人觉得月亮像银盘一样大，也有少数人觉得月亮如茶碟、苹果或樱桃一般大，我听到一个学生说他认为月亮“像一张能坐12 个人的圆桌一样大”，我还看到一位作家在书里写道月亮“大约有1俄尺宽”（1俄尺约为0.711米）。\为什么面对同一个物体，我们会有如此不同的感觉？因为我们在无意识中对自己与月亮的距离做出了不同的判断。觉得月亮状如苹果的人，比起那些认为月亮形如银盘或桌子的人，所想象的自己与月亮之间的距离要短得多。
既然大多数人觉得月亮像银盘一样大，那我们不妨计算一下，月亮距离我们多远时，才会和银盘的大小相同呢？答案是不到30米，没想到我们在不知不觉中把高悬在夜空中的月亮想象得这样近！
多数情况下，产生视错觉的原因是我们对距离的错误估计。我清楚地记得，当我还是小孩时，也曾有过被视错觉愚弄的经历。那是一个春天，我第一次离开城市，到郊外游玩。我看到草地上有一群正在吃草的牛，却不知道自己与牛其实相距甚远，心想这些牛的大小竟然如侏儒一般，以后再也遇不到这么小的牛了！（成年人也很难逃过这种视错觉，小说《农夫》的作者就在书中写道：“这里的村庄仿佛只有一掌大小，丛丛的树木贴在桥边，农屋、山丘和白桦林紧靠村舍。所有的房子、果园和田庄都像过家家的道具——树木如细小的枝丫，河流如银镜的碎片。”）
天文学家通过丈量天体与眼睛之间形成的视角，来估测天体的大小。这个视角指的是从天体两端延伸到观察者
眼中的两条直线所形成的角度。众所周知，角的单位有度、分和秒，如果问天文学家月亮有多大，他不会说月亮如苹果或银盘一样大，而是会说月亮视角约为“半度”。也就是说，从月亮两端延伸到我们眼里的两条直线会形成半度的角。这种估测天体大小的方法不仅合理，还能避免争议。
根据几何学原理，如果物体与我们之间的距离达到其直径的57 倍，物体与眼睛之间就会形成1度的视角。举个例子，把一个直径为5厘米的苹果放到距离我们5厘米×57厘米远的地方，视角为1度。如果距离变为2倍，视角就会变为0.5度，如月亮视角一样。你的确可以说月亮看上去像苹果一样大，但这种说法有一个前提，那就是你与苹果之间的距离必须为570厘米。如果你要将月亮的大小比作银盘，那就要把银盘放在30米开外的地方。许多人都不敢相信月亮会变得这么小，但如果把一枚6便士的硬币放在距离我们2米远——硬币直径114 倍——的地方，硬币就能完全地遮住月亮。
如果我让你将你所见的月亮画下来，你可能会觉得无从下笔，因为你所见的月亮可大可小，取决于你的眼睛与月亮之间的距离。假设这个距离是我们平时读书画画的距离——明视距离，正常人眼的明视距离为25厘米，我们来估算一下，在书上画一个月亮，这个月亮应该多大。这个问题并不难解：用25厘米除以114，得到的结果是略微超过2毫米，也就是字母“o”的大小。真没想到月亮以及太阳（太阳和月亮的视觉大小几乎相等）看上去会这么小。
你可能已经注意到了，直视太阳一段时间之后，就会看到一圈模糊的光晕，这就是所谓的光痕，它的视角与太阳视角相等，它的视觉大小也会发生变化，当你仰望天空时，它和太阳的大小一样；当你埋头读书时，它又变成了字母“o”的大小，这说明我们的计算是正确的。
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