直觉,作为人类在长期生活实践中形成的一种本能认知方式,在一定程度上帮助我们快速地对周围环境做出反应和判断。然而,在科学的严谨体系面前,直觉并非总是可靠的向导。
伽利略的铁球下落实验,就像是一场对直觉的大胆挑战,让世人惊觉。事实上,在科学的各个领域,都存在着大量类似的现象,它们不断提醒着我们,在追求真理的道路上,不能仅仅依赖直觉,更需要严谨的实验和理性的思考。
“两点之间直线最短,自然也是最快”的吗?今天用一个简单直观的实验来给大家看看。
两个小球位于同一个高度和起点,分别走两条路,左侧是相对平直的路,右侧是波动较大的路。
同时释放
最后右侧走的路更长,波动更大,但是先抵达
理论解释应该是“最速曲线”
两点之间一小球滚下,不是直线的连线下降最快,而是小球在最速曲线上滚下最快。
为什么“在一个斜面上,摆两条轨道,一条是直线,一条是曲线,起点高度以及终点高度都相同。两个质量、大小一样的小球同时从起点向下滑落,曲线的小球反而先到终点”?这是由于曲线轨道上的小球先达到最高速度,所以先到达。然而,两点之间的直线只有一条,曲线却有无数条,那么,哪一条才是最快的呢?
伽利略于1630年提出了这个问题,当时他认为这条线应该是一条直线,可是后来人们发现这个答案是错误的。1696年,瑞士数学家约翰·伯努利解决了这个问题,他还拿这个问题向其他数学家提出了公开挑战。牛顿、莱布尼兹、洛比达以及雅克布·伯努利等解决了这个问题。这条最速曲线就是一条摆线,也叫旋轮线。
最速曲线的形状为曲线,起始近乎垂直加速,让物体获得了快速通过后半程水平位移的能力,平均速度最快。
最后,捷径可能是曲折的。所以走最近的距离不一定是最快到达的。