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【腦洞系列】假如有個人站在地球的北極點上,他會感覺到自己是在原地旋轉嗎?

在幾百年前, 人們都認為地球是靜止的, 天上所有的日月星辰都在圍繞著地球運轉。 時至今日, 這種理論早已被證實是錯誤的了, 如今的我們都知道, 地球只是宇宙中一個普通的行星, 它一直在圍繞著太陽這顆同樣普通的恒星公轉, 與此同時, 地球本身也在自轉, 而我們所感知的白天和黑夜也是因此而來。

由於地球是一個球體, 它有規律的自轉就會存在著一根被稱為「地球自轉軸」的軸線, 人們根據這一現象, 將地球自轉軸與地面交匯的兩個點, 稱為地球的「極點」, 其中北半球的極點被稱為「北極點」, 相應的另一個極點被稱為「南極點」。

知道了這些情況之後, 一個有趣的問題就來了, 那就是假如有個人站在地球的北極點上, 他會感覺到自己是在原地旋轉嗎?

要搞清楚這個問題, 我們需要先來看看人類是怎麼判斷自己是否在原地旋轉的。 人類對自身運動狀態的感知主要來自兩個系統, 一個是視覺系統, 另一個是前庭系統。 其中視覺系統的資訊主要來自于直觀的參照物, 而前庭系統的資訊則來自對空間力場的感知。

在地球上, 當一個人處於勻速原地旋轉的狀態時, 空間力場幾乎不會發生什麼變化,

這就意味著人類的前庭系統基本上是無法判斷這種狀態的, 因此可以說, 人類判斷自己是否在原地旋轉, 主要依靠的是視覺系統。 我們先上一張圖。

假設有個人處於這個旋轉木馬的中心位置, 當木馬開始旋轉時, 這個人也開始同步原地旋轉。

在這個時候, 這個人可以通過對周邊參照物的觀察, 很快地判斷出自己是處於原地旋轉的狀態。 需要說明的是, 圖中的大樹、路燈、月亮以及星空都可以被這個人用來當作參照物, 而因為這個人與木馬是同步旋轉的, 所以木馬是被排除在外的。

現在我們把旋轉木馬外的可以當作參照物的景物全部拿走, 在這種情況下, 假如這個旋轉木馬轉動得非常平穩, 這個人的前庭系統就無法獲知有用的資訊, 而視覺系統又找不到合適的參照物, 那麼他就無法感覺到自己是在原地旋轉了。

同樣的道理, 假如有個人站在地球的北極點上, 他也只能通過視覺系統來感覺自己是否在原地旋轉。 由於地球上所有的景物都是和這個人同步旋轉, 因此他在地球上是找不到合適的參照物的, 他必須把眼光投向頭頂上的日月星辰。

然而地球雖然是在旋轉, 但它的旋轉週期是24個小時, 也就是說, 這個站在地球的北極點上的人, 需要24小時才能完成原地旋轉一圈。 因此, 頭頂上的日月星辰雖然可以用來當作參照物, 但是因為地球旋轉得是如此的緩慢,所以在較短的時間內,它們在天空中的位置變化是非常細微的,以至於人類的視覺系統根本察覺不到。

綜上所述,我們就可以得出一個結論,假如有個人站在地球的北極點上,他幾乎不會感覺到自己是在原地旋轉。為什麼要用「幾乎」一詞呢?其原因是,假如這個人非常的細心,觀察力也非常的敏銳,然後他利用一根很長的尺規來測量頭頂上日月星辰的位置變化,並一直很用心地注意這些變化過程,那麼在較長一段時間後,他就感覺得到自己在以極慢的速度原地旋轉。

他也可以在這裡用一些攝像設備,對著天空的同一個位置拍攝很長一段時間,然後再快速播放這段影像,從而「後知後覺」地知道自己是在原地旋轉。值得一提的是,以上操作最好是在北極點的夜間進行。

但是因為地球旋轉得是如此的緩慢,所以在較短的時間內,它們在天空中的位置變化是非常細微的,以至於人類的視覺系統根本察覺不到。

綜上所述,我們就可以得出一個結論,假如有個人站在地球的北極點上,他幾乎不會感覺到自己是在原地旋轉。為什麼要用「幾乎」一詞呢?其原因是,假如這個人非常的細心,觀察力也非常的敏銳,然後他利用一根很長的尺規來測量頭頂上日月星辰的位置變化,並一直很用心地注意這些變化過程,那麼在較長一段時間後,他就感覺得到自己在以極慢的速度原地旋轉。

他也可以在這裡用一些攝像設備,對著天空的同一個位置拍攝很長一段時間,然後再快速播放這段影像,從而「後知後覺」地知道自己是在原地旋轉。值得一提的是,以上操作最好是在北極點的夜間進行。

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