出租车比高铁速度快?

曹咏祺

什么是“速度”？

还记得上一期的“坐地日行八万里”吗？与你乘坐高铁类似，你在地球上跟着地球一起运动，速度远比高铁更快，但你却同样感觉不到。所以，我们到底在什么时候才会觉得速度快呢？

其实，涉及物体的“速度”，我们得知晓两个常用的物理量，一个是通常的速度，比如多少米每秒、多少千米每小时；另一个则是加速度——用来描述速度在单位时间内变化的程度。举例来说，一个铁球从楼顶落下，它的速度会变得越来越快。而在整个下落过程中，它的加速度（可认为完全来自重力）却是恒定的，也就是说，铁球每秒的速度变化是恒定的。

平日里我们口中说的“速度”快，有时指的是速度快，有时指的却是加速度快。但人体对速度和加速度的感知是不同的：人体感知速度，往往是凭经验，比如车窗外房屋、树木或电线杆“倒退”的快慢，或者听车窗外的风声；而人体对加速度的感知，主要依靠的是身体内部的“前庭系统”，它位于内耳，负责感知头部的位置和运动，也就是感知加速度。

到这里，我们就可以解释为什么有出租车比高铁加速猛的感觉。因为高铁在启动时，加速度小。它会通过较长时间平缓加速来提高速度，如此一来，即使达到时速350千米，我们也不会感到明显的速度变化，觉得高铁比较“稳”。相比之下，出租车在城市道路的行驶过程中，由于时常需要加速或者减速，尤其当司机猛踩油门时，出租车的加速度会相对较大，即在短时间内，速度变化会很明显。而我们的前庭系统会敏锐地感知到这种变化，便会感觉到明显的加速感，从而导致我们觉得出租车很快！

生活中的“速度”

万事万物都在运动，所以在日常生活中，速度和加速度涉及方方面面，关于它们的应用也无处不在。如何平衡速度和加速度的关系，也凸显着人类的经验和智慧。

让人感到舒适的“速度”

不管你去商场还是回小区，电梯都是最常见的垂直交通工具之一。通常，普通电梯的速度约为每秒2米，能够满足大多数建筑物的需求。但在广州塔、东方明珠这样的超高层建筑中，电梯若还是以每秒2米的速度运行就显得慢吞吞了。为此，电梯被设计成高速电梯，速度可达到每秒10米以上，确保乘客在短时间内到达目的楼层。更为人性化的是，无论高速电梯的速度多快，它都能为乘客提供舒适的乘坐体验——加速度被设计得很小，速度变化通常被控制在每秒0.6到1.2米之间，确保在启动、运行和停止时都不会有猛烈的速度变化。

远在距离地表约400千米的高空上，天宫空间站的速度超级快，约每秒7.68千米，是音速的20多倍。然而，天宫号的速度变化却很小，近似匀速运动，只是根据需要做一些细微的轨道调整。因此，宇航员在其中也倍感舒适。

让人感到刺激的“速度”

有些速度让人感到舒适，有些则是让人感到刺激！比如F1比赛中，赛车需要在极短的时间内从静止状态加速到每小时200千米以上。这一过程通常在5秒内完成，每秒的速度变化可达到10米以上。这个速度变化根本不是油门踩到底的出租车能比的！就算是铁球从高楼自由落下，它的速度变化也没有F1赛车快。可想而知，要是坐上一辆F1赛车该有多刺激！

还有更刺激的，你或许知道，战斗机都设有弹射座椅。当触发时，弹射座椅能够在一瞬间将飞行员从座舱中弹出，在极短的时间内将其带离危险区域。弹射座椅的加速度通常在10到20倍重力加速度之间，换句话说，比自由落下的铁球的速度变化还要快上十几倍！可想而知，飞行员的身体要承受多大的负担，都不能只用刺激来形容了！

负的“加速度”？

当然，加速度其实是有方向的。比如，当出租车急刹车的时候，加速度与前进方向相反，我们就将加速度表示为负数。负加速度在交通工具的制动中起着至关重要的作用——需要用刹车盘刹住车轮，尽快地刹停确保安全，又不能刹得太猛，让人感觉像撞墙。

还有一个充分展现“负加速度”的例子，就是航空母舰上的阻拦系统：当舰载飞机在甲板上降落时，需要在并不长的跑道上迅速减速到停止。这需要“很大”的负加速度才行。于是，阻拦系统会钩住降落的舰载飞机，产生强大的负加速度，使其在很短的时间内安全停止。

一些关于“速度”的有趣知识你可能还不知晓，听好了，别惊掉下巴！我问你，速度最快的是什么？是光。这你知道，我再问你，加速度最慢的是什么？答案其实也是光！虽然在大多数时候，我们会认为，匀速运动的物体没有速度变化。但实际上，那是假定物体处于理想条件中。而速度真正恒定不变的，只有光——光速不变是物理学的基础法则之一，也就是说，光的加速度为0。