科普：“屁股決定腦袋”背后的物理學原理

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

你可能會以為這么時髦的說法應該是網絡出現以后才有的，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。

而物理學從根本上來說就是研究物體及其位置關系的學問，當然你可能會說物理還研究力的作用呀，不過從數學的角度來說，力完全可以用幾何效應代替。后者咱們留在今后有機會細談，本文的重點還是放在物理學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開始前進了。這時候，是你的主觀感覺把參照物切換到了大地，列車當然是在相對大地在運動。

同樣是你，同樣乘坐著列車，當你選擇不同的參照物的時候，對于車外物體的運動狀態的結論卻完全不同。這就是物理學上“屁股決定腦袋”的經典案例。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。得出這種結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，仍然是很科學的。從物理學的角度來說，地心說只是坐標系的選擇不同罷了。切換坐標系，系統內的物體位置關系都是等價的。

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，提供堅實證據的人是伽利略。他利用自己制作的望遠鏡觀測木星的時候，看到了木星的“月亮”在圍繞木星旋轉。

不知道你發現沒，我剛剛說的是伽利略用望遠鏡觀測木星，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。當你的觀察能力提高了，觀察的角度變化了，你就會發現新的運動。當伽利略發現木星的月亮圍繞木星旋轉的時候，它的參照物不再是地球，而是木星。

伽利略用望遠鏡，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年歐洲空間局發射的普朗克微信測量結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論。

好了，關于屁股決定腦袋背后的物理學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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