科普：“屁股決定腦袋”背后的物理學(xué)原理

最近寫作一直不在狀態(tài)，椅子不舒服也是一個原因，所以索性在某寶上買了一把。這讓我腦海里浮現(xiàn)出一個詞：屁股決定腦袋，仔細(xì)想想，其背后還真有一定的物理學(xué)道理，把它與物理學(xué)聯(lián)系起來一點都不牽強(qiáng)。。

你可能會以為這么時髦的說法應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)以后才有的，其實這句話出自《紅樓夢》開篇：“賈雨村斷案時想，原來當(dāng)官沒別的訣竅，無非是看腦袋指揮屁股，還是屁股決定腦袋。意思就是“位置決定想法”，一個人坐什么位置，決定了他思考的角度和范圍。

而物理學(xué)從根本上來說就是研究物體及其位置關(guān)系的學(xué)問，當(dāng)然你可能會說物理還研究力的作用呀，不過從數(shù)學(xué)的角度來說，力完全可以用幾何效應(yīng)代替。后者咱們留在今后有機(jī)會細(xì)談，本文的重點還是放在物理學(xué)中屁股是如何決定腦袋這個問題上。

翻開初中物理課本，介紹了簡單的測量工具（直尺和秒表）之后，第一個介紹的就是物體的運動，而在講述物體運動的時候，最先提到的概念就是參照物。例如，你坐在火車上，當(dāng)你的列車緩緩出站的時候，感覺好像是對面的列車開動了，而你自己沒動。這是因為，你的主觀感受自動選擇自己乘坐的列車為參照物的緣故。

等列車完全出站，車速快起來，你看到了車外的景物飛速倒退的時候，就能意識到，是自己乘坐的列車已經(jīng)開始前進(jìn)了。這時候，是你的主觀感覺把參照物切換到了大地，列車當(dāng)然是在相對大地在運動。

同樣是你，同樣乘坐著列車，當(dāng)你選擇不同的參照物的時候，對于車外物體的運動狀態(tài)的結(jié)論卻完全不同。這就是物理學(xué)上“屁股決定腦袋”的經(jīng)典案例。但也有很多情況下，我們的主觀感覺并不能像在列車上一樣正確切換參照系。

最突出的例子就是對宇宙的認(rèn)識，比如早期的地心說，中國古人也有類似的觀點——渾天說。這種說法的核心就是，地球是宇宙的中心，日月星辰沿著固定的軌道圍繞地球旋轉(zhuǎn)。得出這種結(jié)論是因為人類本能地選擇了腳下的大地作為參照物的緣故。

不要以為我們現(xiàn)在都知道宇宙沒有中心，地心說就是錯的，其實，即使是以今天的視角來看地心說，仍然是很科學(xué)的。從物理學(xué)的角度來說，地心說只是坐標(biāo)系的選擇不同罷了。切換坐標(biāo)系，系統(tǒng)內(nèi)的物體位置關(guān)系都是等價的。

打破地心說的是哥白尼的日心說，但哥白尼自己并沒有拿出有力的觀測證據(jù)，提供堅實證據(jù)的人是伽利略。他利用自己制作的望遠(yuǎn)鏡觀測木星的時候，看到了木星的“月亮”在圍繞木星旋轉(zhuǎn)。

不知道你發(fā)現(xiàn)沒，我剛剛說的是伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀測木星，把這個動作與人在火車上那個例子做個對比，這就是我要說的意思。當(dāng)你的觀察能力提高了，觀察的角度變化了，你就會發(fā)現(xiàn)新的運動。當(dāng)伽利略發(fā)現(xiàn)木星的月亮圍繞木星旋轉(zhuǎn)的時候，它的參照物不再是地球，而是木星。

伽利略用望遠(yuǎn)鏡，第一次使人類擁有了“上帝視角”。站在這個視角，你就會明白，地球不過是太陽系中一顆普通的行星，而太陽不過是銀河系中普通的一顆恒星，銀河系也不過是宇宙中一個普通的星系。

也正因為，伽利略之后有更多、更好的望遠(yuǎn)鏡被制造出來，人類的眼界越來越大，直到2009年歐洲空間局發(fā)射的普朗克微信測量結(jié)果繪制的宇宙微波背景輻射圖，讓人類第一次看到了“上帝的臉孔”，這張臉孔，讓人類對宇宙又有了全新的認(rèn)識。

屁股決定腦袋，是因為屁股坐的位置不同，你就會看到不同的景物，接收到不同的信息，人腦通過對不同信息的加工，自然就會得出不同的結(jié)論。

好了，關(guān)于屁股決定腦袋背后的物理學(xué)意義咱們就講到這兒。真不知道，如果有一天，人類的“屁股”如果能坐在460光年之外，又會看到怎樣的一番場景呢？

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