不能完成的“简单”任务

两手的食指托起一根光滑的木棒,让它始终保持水平。让两食指始终在木棒的两端之间任意水平移动,你能让木棒掉在地上吗?

如果向木棒中间移动两个食指,直到合并在一起为止。你会看到非常奇怪的现象:两个食指碰在一起的时候,木棒还保持着平衡,并没有掉下来。

你可以改变方式把这个实验重复做儿次,并且每次变换食指开始放的位置,而且食指向两端(或一左一右)移动。可是结果总是一样:木棒最后总是平衡的,始终不会掉到地上。如果不用木棒,而是用画图的尺子、有杖头的手杖、有长柄的铲子、擦地板的刷子,等等,也能得到同样的结果。而且,你还会发现“指不由己”的现象——有时想滑动某个食指,却动弹不了。

我们知道,只要经过木棒的重心的竖直线(简称“重心线”)没有在两个食指之间,木棒就会失去平衡而掉下来。可是,不管你多么“努力”地移动两个食指,结果总是木棒平衡——无法实现让木棒掉在地上的“理想”。

这种出人意料的结果,我们称为“木棒平衡悖论”。那为什么会有这个结果呢?

木棒在两个食指上平衡的时候,“重心线”显然总是在两个食指之间。而且,离木棒重心近的那个食指,负担的重量显然比较大。压力大,摩擦力也大,于是离重心近的食指一定会比离重心远的食指受到更大的摩擦力。因此离重心近的食指就不能在木棒下面滑动;滑动的总是那个离重心远的食指。而当向中间滑动的那个食指比不能滑动的那个食指更接近重心的时候,就换了一个食指滑动了。经过几次这样的交换,两个食指就并在一起了。因为每次只有一个离重心比较远的食指在移动位置,所以“重心线”必然是在最后碰在一起的两个食指之间,木棒就不可能掉下去了。

同样的道理,可以解释当两个食指向两端滑动的时候:对于均匀直棒,必然是两个食指同时到达两端;对于不均匀直棒,必然是其中一个食指到达某一端。