8.了解“魔球”

在美国境内，坐落着一处休闲胜地，那里面有一个能够让人身心愉悦的娱乐设施，它是一个形状犹如转盘的球形小屋（下称魔球）。当我们进入这间小屋后，一种古怪的感觉就会油然而生，我们仿佛一瞬间来到了一处梦境或魔幻般的童话故事里。

还记得我们之前谈到的转速很快的圆形平台吗？回想一下我们站在那上面是什么感觉？人站在旋转的平台上会有一种被向外甩出去的感觉；如果我们向外的倾斜度以及承受的拉力大，就说明我们离中心非常远。我们现在将双眼紧闭，就会感觉到我们踩着的地面是一个斜面，而不是一个平面，在这样的情况下，想要保持平衡是件很困难的事。仔细看一看图33中向我们展示的人体受力情况，就能理解其中的奥秘了。向外的离心力C和向下的重力G同时作用于我们的身体；在平行四边形规则的作用下，这两个力合并为一个力——向侧下方倾斜的力R。随着站台旋转速度的加快，这种合力的力量越来越大，随之变大的还有倾斜的角度。

假设这个站台采用的是外围向上弯曲的结构（图34），那么想在上面保持平衡，不被自己的脚绊倒几乎是不可能的。如果我们旋转站台的话，就会出现不一样的情况。当这个倾斜面保持一定的速度时，它在我们眼里就是一个平面，因为力C和力G的合力同样拥有倾斜的方向，弯曲的站台边缘同两个力的合力方向呈直角。

设想一下，假如我们将站台变成曲面，它的旋转速度也达到了我们的要求，让两个力的合力方向垂直于站台的表面，这样一来，所有站在站台各点上的人都会产生一种自己站在平面上的假象。我们可以通过计算得出结论，我们假定的这个曲面，是一个抛物体的面，它是一种非常独特的几何体。

如果我们将一个盛有半杯水的杯子围绕一个竖直轴旋转，然后我们加快杯子旋转的速度，如果挨着杯壁的水蹿起来，而水杯中间的水位却出现下降的话，那么此时的水面就是一个精确的抛物面。

假如我们将水换成倒入杯里的溶化的蜡，然后让它在杯子里加速旋转，等到蜡液完全凝固的时候再停下来，那么完全凝固下来的蜡的表面也会产生一个非常标准的抛物面。如果我们给这样的表面添加一定的转速，你会发现它仿佛变成了一个平面：如果我们在它的上面放上小球的话，它就会停留在上面，而不会从上面掉落下来（图35）。

现在我再来解释魔球的构造就变得简单多了。魔球（图36）的底部是一个很大的站台，它是可以旋转的，呈抛物面的形状。想让魔球旋转起来，我们只需在平台下安装一些有动力的机械就行了。话虽这么说，但是我们必须让围绕着站台上的人和物一同旋转，否则站台上的人会觉得头晕目眩。怎样才能让平台上的人意识不到自己处于运动状态呢？方法是用一个不透明的大玻璃球将平台整个覆盖起来，并且让玻璃球的旋转速度和平台保持一致。

转盘式魔球就是采用这样的构造。假如你置身于魔球中的站台上时，感觉会是怎样的呢？如果有人旋转魔球的时候，你会产生一种脚踩着水平的站台台面的感觉，不管你站在台面的哪个位置，台轴的附近也好（这里的台面一直都是平面），台面的边缘也好（这里是45°的斜面），全都是一样的情况。这个站台在你看来，就是一个曲面啊！

但是，你要知道视觉和感觉是不一样的。如果你从站台的一端走到另一端，会产生一种飘飘然的感觉，就好像一个肥皂泡在空中飘浮一样，你走起路来，竟然能够跟得上站台的滚动频率，这样的假象是由另一种错觉产生的：无论你站在哪个点上，都会认为自己站在一个平面上。此外，你还会惊讶地发现，其他倾斜着站在站台上的人仿佛在墙壁上爬行的苍蝇一样（图37，38）。

假如魔球内的地板上被人洒了水，那么水就会顺着球曲面向四周扩散，并且均匀地将地板的表面完全覆盖起来。对于球里面的人来说，仿佛在他们面前竖起了一堵倾斜的墙壁。

对于这个奇特的球来说，现实生活中的重力定律似乎对它产生不了作用，我们好像被一股神秘力量带进了一个奇妙的童话世界中……

当飞行员驾驶飞机在空中做出快速旋转的动作时，也会产生类似的假象。我们不妨设想一下，假如时速200km/h的飞机围绕一个半径为500m的曲线进行飞行，此时，飞行员会认为地面是一个拥有16°斜角的斜面。

德国的格丁根市有一个科学观测实验室。它的构造跟魔球非常类似。这个实验室呈圆柱形，能够旋转，直径3m，每秒的转速能够达到50转（图39）。屋子里的地板非常平整，因此，当实验室转动起来的时候，靠着墙站着的观察人员会产生一种幻觉（图40）：房间好像在向后面倒下去，他被吓得赶紧紧贴着他认为向后倾斜的墙壁。