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  • claudius中文 在 Facebook 的最佳解答

    2021-01-12 17:02:22
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    第三部分「太空中真的是無重力嗎?萬有引力貫穿宇宙空間」
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    未讀第一部分的朋友可以先看:facebook.com/davidyu.phycat/posts/239431704213490
    未讀第二部分的朋友可以先看:facebook.com/davidyu.phycat/posts/240471814109479
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    理解了人類渺小不足以察覺地球自轉、並討論了證明地球自轉的直接實驗證據後,我們來討論一個稍為離題的問題:為何太空裡「好像沒有重力」呢?這概念大概是被科幻電影、小說等大眾文化所灌輸的吧!在這一節,我希望直接指出這是個錯得非常離譜的概念。
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    首先,我們必須討論一下物理學裡的重力概念。關於「物件為何會往下掉落」這個問題,早於古希臘時期已經有過很多理論,其中最著名的莫過於前兩部分裡介紹的「對宇宙之間的物質作二分法」的例子:天上物質會環繞地球轉動、地上物質會向地球中心墜落。這個理論並沒有解釋為什麼宇宙裡會有兩種不同特性的物質,也沒有解釋到底是什麼力量驅使天上物質的圓周運動以及地上物質的下墜傾向。
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    直至哥白尼(Nicolaus Copernicus)過世的1543年,他出版了《天體運行論》(On the Revolutions of the Heavenly Spheres)重新提倡日心說,即亞里斯塔克斯提出日心說的差不多1,800年後。不過,哥白尼的日心說其實並不比托勒密(Claudius Ptolemy)在公元2世紀出版的《至大論》(Almagest)裡描述的地心說更準確。
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    事實上,兩者解釋天文數據的能力相當,複雜程度亦相差不遠。這是因為哥白尼的日心模型依然認為天體環繞太陽的軌道必然為正圓形,所以他仍必須使用一大堆複雜的、假想出來的數學規則,才能以與地心模型相同的準確程度去描述天體運行的觀測數據。
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    即使到了17世紀初,科學界仍未普遍接受日心說。不過進步是有的。繼承第谷(Tycho Brahe)成為丹麥皇家天文學家的克卜勒(Johannes Kepler)發表了他的三大行星運動定律、發現行星軌道形狀是楕圓形。
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    然而,克卜勒第一定律指出,太陽應該位於行星的楕圓形軌道的兩個焦點的其中之一,但這並不正確。事實上,行星並非環繞太陽運動,而是環繞整個太陽系的質心(centre of mass)運動。所以嚴格來說,地心說和日心說都不正確。而且克卜勒亦沒有到解釋行星環繞太陽運行背後的原因。
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    「天上的物質vs.地上的物質」這二分法,最後被牛頓(Isaac Newton)所推翻。他提出的萬有引力定律(引力也可稱為重力),不單指出了所有物質之間都會相互吸引,更解釋了這種吸引力的來源就是物件的質量。因此,不論是地上的或天上的物質,所有擁有質量的東西都會互相吸引。
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    把牛頓的萬有引力定律和運動定律結合,就會自然地得出克卜勒行星運動定律。因此,牛頓不單發現了重力的解釋,更一舉統一了宇宙間的物理學。「最基本的大自然定律應該是全宇宙適用的」更成為了現代科學研究的一個重要指標。
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    跟據萬有引力定律,兩個物體之間的重力與兩者質量的乘積成正比,並與兩者質心之間的距離的平方成反比。換言之,質量越大,重力越強;相隔距離越遠,則重力越小。重要的是重力只會在無限遠時歸零。
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    因此,在太空中,尤其是在距離地球很近的太空站或太空船軌道,地球施加在物體身上的重力根本不是零。再者,如果太空中沒有重力,那麼太陽如何吸引八大行星繞其運動?地球又怎能吸引月球環繞我們轉動?所以「太空中無重力」是對力學非常離譜的誤解。
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    萬有引力(即重力)從地球、太陽、月球,以及所有天體表面貫穿宇宙空間,因此可說重力在宇宙中無處不在。可是回到最初的問題,為何太空人在太空船、太空站又會漂浮著,就好像沒有重力的樣子?
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    牛頓在1687年出版了《自然哲學的數學原理》(Mathematical Principles of Natural Philosophy),裡面描述了一個思想實驗:想像有一個能夠以任何力度發射炮彈的炮台。如果力度很小,那麼炮彈會以拋物線在不遠處落在地面上。如果加強力度,炮彈就能夠飛得遠一些。因此把發射力度逐漸加強,炮彈就能飛得越來越遠才落在地面上。
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    我們也知道地球表面是彎曲的,因此如果炮台發射炮彈的力度很強,那麼發射出去的炮彈就會飛越一段很長的距離才下降少許。然而,因為地球表面是彎曲的,炮彈下降同時地面亦會向下彎曲。所以,如果發射力度足夠大的話,炮彈的下降率就能夠「追上」地面下降率,結果就是炮彈永遠不會碰到地面(假設忽略空氣阻力),環繞地球一圈後從炮台後方擊中自己。
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    [思想實驗(Gedankenexperiment)指只在腦海中進行的實驗,並不一定有在現實中進行過。當然,思想實驗並不是真的實驗,並不能夠用來作為科學理論的證據。不過很多物理學家都愛用思想實驗去幫助他們跟據已知物理定律想像未知的結果。有時候,透過改變思想實驗的參數而得出不同的想像結果,能使我們對物理概念有更深入的了解。]
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    正在環繞地球運行的人造衛星、太空望遠鏡、國際太空站,以及地球的天然衛星月球,都是上述那顆炮彈。他們其實一直都在萬有引力的控制之下,不斷地「跌落」地球,只是由於速率非常快,所以就永遠跌不到落地面、只能環繞地球運行了。
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    國際太空站連同裡面的太空人都正在以同一速率前進和「下跌」,因此就看似在太空站中「漂浮」起來了。順帶一提,飛機突然關掉引擎作自由落體,裡面的人也會看似「漂浮」起來,太空人就是這樣訓練如何在太空中「無重力」狀態下工作的。
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    因此,太空中根本就不是「無重力(weightless)」。萬有引力貫穿整個宇宙空間,太空人會「漂浮」只不過是「無重力感(weightlessness)」罷了,是錯覺來的。有些電影會有剛飛出大氣層的太空船裡面的人突然漂浮起來的場景,但這完全是大錯特錯。
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    德國物理學家夫琅和費(Joseph von Fraunhofer)在1814年使用棱鏡和望遠鏡觀察太陽光譜(注意:這是非常危險的實驗,會對眼睛造成永久損害!),發現太陽大氣的吸收光譜線。經過分析,部分譜線與在地球上找到的元素的光譜線吻合,直接證明天上的物質與地上的物質皆由同樣的元素構成。
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  • claudius中文 在 無影無蹤 Facebook 的精選貼文

    2020-04-16 12:00:02
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    〈盜版電影何以推翻羅馬尼亞共產黨?〉


    不知道為什麼四年前寫的文章這兩天被翻出來。也許是因為對岸查禁《動物森友會》引發了大家的聯想吧?中共以為能透過這種手段來鞏固政權,但這真的有效嗎?別忘了,在上個世紀的冷戰尾聲,羅馬尼亞共產黨可是被一群愛看好萊塢盜版片的人民給推翻了。


    1985年,共產主義掛帥的羅馬尼亞只有兩家電視台,且播映內容全是對獨裁者尼古拉西.奧塞古(Nicolae Ceauşescu)的歌功頌德。電影院能放映的電影,則一概是千篇一律的洗腦政宣,以美國為首的西方電影全不得進口。


    一位名叫西奧多.桑佛(Teodor Zamfir)的傢伙從中聞到了商機,他開始組織地下工作室,秘密進口外國電影,並找來專業配音員伊莉娜.妮絲特(Irina Margareta Nistor)來兼差,自產自銷。但預算有限,又有供需壓力,伊莉娜必須一人分飾所有電影中所有角色(無論男女)。不過,她可沒閒功夫看完片後再整理成逐字稿,她採取的方式就是邊看、邊聽、邊口譯。


    這是紀錄片《那些年,我們偷看的電影》(Chuck Norris vs Communism ,2015)(Netflix原譯《查克.諾里斯對抗共產主義》)的作品背景,該片終究要告訴我們的是,羅馬尼亞共產黨被拉下台,竟是倒拷錄影帶(VHS)的功勞。


    英文片名中的查克.諾里斯(Chuck Norris)指的就是漢名羅禮士的美國武打明星,他大概從未想過,自己所拍攝的B級片對八〇年代的羅馬尼亞人有如此深遠的影響。像是由他主演的《北越歸來》(Missing in Action ,1984)這般美國英雄電影,恰與共產主義下的集體主義相左,使得羅馬尼亞人無不為之震撼,進而,產生反思。


    除了動作片,羅馬尼亞人也拜倒在《四海兄弟》(Once upon a time in America ,1984)的美式情懷;對《麻雀變鳳凰》(Pretty Woman ,1990)中炫目的當代時尚同樣深感嚮往。此外,他們也在《暴君焚城錄》(Quo Vadis ,1951)的觀影過程中,產生了一些既視感,心想,片中那殘暴的尼祿皇帝(Nero Claudius Drusus),不是與我們的主子如出一轍嗎?


    《那些年,我們偷看的電影》穿插重演、訪談及VHS畫質的經典電影影像,使得觀者彷彿重回鐵幕年代,體悟了這群求「影」若渴的羅馬尼亞人的悲歡(相信不少台灣老影迷也都能感同身受)。


    被問到自己的「偉大貢獻」,西奧多.桑佛認為別人偷渡香菸,我只不過是偷渡了電影,怎麼會想到自己現在反倒被公認為羅馬尼亞人的啟蒙者。冒著牢獄之災進口電影的壯舉,似乎堪比庇護猶太人的奧斯卡.辛德勒(Oskar Schindler)。至於在五年之內為三千部電影獻聲的伊莉娜.妮絲特則說促使自己工作的動力,除了報酬,也只是能即時收看禁片如此好康罷了,怎會想到日後自己竟被封為革命先「聲」?


    真的是盜拷VHS推倒了暴政嗎?片末一句話為本片下了極好的註解:「在革命期間,所有人都走上街頭,因為他們知道在外面有著更好的生活。他們怎麼知道?因為他們看電影。」如果你自認是個影迷,《那些年,我們偷看的電影》對電影藝術的禮讚,肯定會深深打動你。



    (後記:很遺憾Netflix後來將這部片下架了,2017年的世界公視大展精選曾選映該片,當時的片名就是《那些年,我們偷看的電影》。可惜現在網上似乎沒有管道觀賞中文版正片,只好向 Giloo紀實影音 許願了。)



    由於後來片名有變動,於是就索性改寫一篇重新發布,本文改寫自2016年發布之舊文,原文如下:
    https://www.facebook.com/nofilmnome/photos/a.598813120221435/720030514766361/?type=3&av=598582783577802&eav=Afb6La0GK4k3pbGwbIZcrdYSfYe1E7BitMe5fdwc_p1D9IpKLOh1O6apvLcSX__keHk¬if_id=1586921121297412¬if_t=page_post_reaction&ref=notif

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