
这张照片以极富艺术感的视觉语言捕捉了物理学中一个基础而深刻的定律——动量守恒。画面中,在深色背景的衬托下,一条模糊的白色轨迹从左向右延伸,呈现出螺旋状的动态模糊,仿佛一道流动的光;其下方则是一个清晰、饱满的橙色球体,静止地停留在画面中央。这并非简单的静物构图,而是通过慢速快门摄影技术,将一场瞬时的碰撞过程“拉长”为一段可视化的时空记录:白色球在撞击前高速运动,留下连续的轨迹;撞击后,它减速并改变方向,而原本静止的橙色球则被推动,开始移动。
这幅作品不仅展现了运动的美感,更直观地揭示了碰撞过程中动量的传递与守恒。
在经典力学中,动量(Momentum)定义为物体质量与速度的乘积(
p
=mv
),是一个矢量量,具有大小和方向。根据牛顿第三定律,当两个物体发生相互作用时,它们之间的作用力与反作用力大小相等、方向相反,因此系统所受合外力为零时,系统的总动量保持不变——这就是动量守恒定律。
从图像可见,白色球在碰撞前有明显的运动轨迹,说明其具有较大的初动量;碰撞后,其轨迹变短、方向改变,表明速度减小;而橙色球由静止变为运动,获得了新的动量。两者动量之和在碰撞前后保持不变,体现了动量守恒。
此外,从轨迹形态来看,白色球的路径呈现轻微扭曲或回旋,可能暗示了碰撞并非完全对心,或存在旋转效应(如角动量交换),也可能反映了一定程度的非弹性碰撞——即部分动能转化为形变或热能,但动量依然守恒。
摄影师使用长时间曝光(慢门)技术,使相机传感器在曝光期间持续记录光线。由于白色球在运动中不断发出光(或反射光),其位置随时间变化,最终在照片上形成一条连续的光带,即“运动轨迹”。而橙色球在碰撞前静止,故未留下轨迹;碰撞后若运动较慢或曝光时间短暂,则仅表现为一个清晰的影像。
这种“轨迹+静止”的对比,巧妙地将碰撞前后的状态同时呈现在同一帧画面中,实现了对物理过程的时间压缩与空间可视化。
《动量守恒》不仅是一张关于碰撞的照片,更是一次对自然法则的诗意表达。它告诉我们:在混沌的运动背后,存在着一种不变的秩序——无论物体如何碰撞、变形、分离,只要系统封闭,总动量就不会凭空消失或产生。这不仅是物理学家的信仰,也是宇宙运行的基本规则之一。
在这片深蓝的背景中,一白一橙,一动一静,共同演绎了一场无声的力学对话。它提醒我们:科学之美,往往藏于瞬间的撞击之中,而真正的理解,始于对每一个细节的凝视与思考。