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美國物理學家伍德教授在巴爾的摩市內開車時闖了紅燈,結果被警察拿住,吃了一張罰單。教授不服,決定上法庭申辯。
出庭時,法官問他:“你認罪還是不認罪?”
教授答:“不認罪(Not guilty)。”
接着,教授在法庭上開講物理知識。
教授說:當一顆恆星遠離我們而去時,我們觀察到的該恆星光譜的譜線會向紅色端移動,即波長變長。這就是所謂“紅移”;反之,當一顆恆星向我們飛來(或者我們向它飛去)時,該恆星的光譜譜線就會向較短的波長方向移動(例如綠色或藍色),是為“藍移”。
“好了,”教授對法庭上呆若木雞的人們說:“現在來看看我的案子。雖然我客觀上闖了紅燈,但不是有意為之,而是物理規律決定的。
“當我開車向紅燈駛去時,就好比我們飛向一顆恆星,紅燈發生了藍移,在我的眼中變為綠色,所以我才會開車衝過去。”
以上的故事,是美國物理學家喬治·伽莫夫(George Gamow)在他的科普名著《One Two Three ... Infinity》(暴永寧先生的中譯本書名為《從一到無窮大》)中提到的一件真事,我不過添枝加葉杜撰了一些對話。
那個聽得一頭霧水的法官究竟是怎樣判這個案子的?伽莫夫的書裡沒有講。然而正如他所指出的,教授是在忽悠法官。因為,如果把紅燈看成綠燈,教授恐怕要以光速開車才有可能。如果那個法官有一定的物理學知識,他就應該以“超速駕駛”好好罰一罰這個狡猾的教授。
一般而言,對超速駕駛的罰款是根據超過法定限速的程度而定的。比如,超過15哩罰100美元,超過30哩罰200美元等等。教授的車速如果是光速(每秒30萬公里),罰金肯定是天文數字,那可就麻煩啦。
無獨有偶,兩年前UCSD(加州大學聖地亞哥分校)有一位物理學家因為沒有在“STOP”標誌前完全停車而收到一張400美元的罰單。這位名叫Dimitri Koriokov的教授不服,也鬧上了公堂。與伍德教授不同的是,Koriokov為此案特地寫了一篇論文,作為自己無罪的證據。
論文說,當一輛汽車在STOP標誌前停車時,一個觀察者(例如警官)在一定距離外、與汽車運動軌跡垂直的位置上,如果滿足三個條件,他就可能誤以為汽車沒有停下:第一,觀察者測量的是汽車的角速度而不是線速度;第二,這輛汽車在STOP標誌前減速、加速的動作很快;第三,有另一輛汽車也在同一STOP標誌附近,暫時阻擋了觀察者的視線。
在論文中,Koriokov進行了詳盡的公式推導,還用五張圖來闡述有關基本原理及描述現場情況。論文的結論是:警官被這輛汽車的真實時空軌跡弄糊塗了,因此犯了錯誤。上述三個條件恰恰在此案中全部滿足,因此,警官認定他沒有停車,並沒有恰當地反映真實情況。
法官聽了教授的自辯和當事警官的簡單解釋,認為教授講得有理有據,通俗易懂。於是他宣布教授無罪,免除那400美元罰金。
真是:天下之大,無奇不有!
(註:Koriokov論文的PDF版本可在這裡下載:http://arxiv.org/pdf/1204.0162v1.pdf)
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