《吕氏春秋·察今》中记载了一个刻舟求剑的故事。故事说的是，战国时期，一个楚国人佩带着一把宝剑乘船渡江。船行到江中间，不小心宝剑落入江中。他在船舷上刻上记号，船到了对岸，立刻顺着船上刻的记号跳入水中，寻找宝剑。他在水中反复打捞了很久，始终没有找到宝剑，只好懊丧地爬上岸，心里感到非常困惑：“我的剑就是从这里落入水中的，为什么找不到？”

    其实他不明白，宝剑落入水中后，船还在行走，而宝剑沉入了江底不再与船一起运动了，只凭船上的记号怎么能找到剑呢？这个成语比喻固执拘泥，不知变通，不懂根据实际情况处理问题的人的行为。

    楚国人到底错误出在哪里？按现在物理学的观点，他选错了参照物。要判断一个物体是运动还是静止，只看这个物体本身是回答不出来的。要判断汽车是否开动，就要看它对地面上的房子、树木是否发生了位置的改变。如果发生了变化，我们就认为汽车开动了，如果没有变化我们就认为汽车是静止的。这里，不动的房子、树木就成了判断汽车运动还是静止的标准。在物理学里，要判断一个物体是不是在运动，必须拿另外一个认为是不动的物体做标准，这个去做标准的物体就叫做参照物。

    选定参照物，对于判断一个物体是否运动，至关重要。坐在一艘航行平稳的大船里，想知道船是不是在运动，要观察一下河岸是否向后移动，如果河岸不动，船一定是抛锚在那里。河岸就是船是否运动的参照物。相对于不同的参照物描述同一个物体的运动，得到的结论往往不尽相同。正在行驶中的火车里的乘客，认为车厢里的桌子是静止的；站在铁路边上的人看到这张桌子在他面前飞快地跑过去。为什么对同一个物体的运动会有不同的看法呢？因为选择的参照物不同。乘客选择了车厢为参照物，铁路边上的人选择了路基为参照物。机械运动的这种性质被叫做运动的相对性。就是说，一个物体是运动还是静止都是相对的，只有确定了参照物，才能谈一个物体是运动还是静止。

    刻舟求剑的楚国人佩戴宝剑上船，船开动后，以船为参照物，人与剑都是静止的。也就是说，人与剑对于船来说相对位置是不变的。剑落下，离开了楚国人的身体，如果剑落在船上，剑对于船的相对位置仍然没有变化。但是，剑落到了河里，离开了船。船继续前进，剑却落到了河底。这时，以船为参照物，剑发生了相对运动。剑对于船的相对位置时刻都在发生变化，剑刚落下时，剑与船的相对位置和船到岸时剑与船的相对位置相差很大，把剑刚下落时与船的相对位置当做船到岸时剑与船的相对位置，下水寻找剑，当然的是不可能的事情。这也就是刻舟求剑人的悲剧。

    刻舟求剑这个成语运用了机械运动中的一个基本原理——运动的相对性。但是并没有把它上升为理论，直到17世纪，伽利略（1564—1642）提出了相对性原理，这一理论才成为物理学中一条重要的理论。

    由于参考系的不同，使一些运动叫人觉得匪夷所思，根据记载，在第一次世界大战的时候，一个法国飞行员在2000米高空飞行的时候，发现有一个像小昆虫的东西在他的脸旁游动。他敏捷地把它一把抓了过来。当他瞥了一眼这个小昆虫时，大吃一惊，原来他抓到的竟是一颗德国子弹。

    这样的事情是可能的，因为，一颗子弹不会始终以每秒800—900米的初速度飞行的。由于空气的阻力，速度会逐渐减低下来，而在它飞行接近停止下来的时候速度可能只有每秒40~50米。这个速度当时的飞机是可以达到的。因此，很可能碰到这种情况：飞机跟子弹飞行的方向和速度相同。那么，这颗子弹对于飞行员来说，它就相当于静止不动，或者只是略微有些移动。虽然穿过空气的子弹跟空气摩擦会产生100°C的高温，但是飞行员带着手套，这样抓住这颗子弹就毫不困难了。

    一颗子弹在一定条件下可以变得不起作用，但是一些看起来对人没有什么危害的物品有时候也会产生杀伤力。在1924年举行的一次汽车竞赛中，沿途的农民看到汽车从身边飞驰而过，为了表示祝贺，情不自禁地向车上的司机投掷了苹果、香瓜、西瓜。这些好意的礼物竟起到了破坏的作用：这些瓜果落到汽车上把汽车砸凹了，落到司机身上，造成了严重的外伤。

    一般人认为扔几个苹果、香瓜、西瓜有多大的能量。如果汽车是停在路边，当然不会有什么问题。但是向时速120千米的汽车投掷瓜果却是很危险的。它们之间的相对速度太大了，我们不难算出，一颗10克重的子弹发射出去以后所具有的能量，跟一个4千克重的西瓜砸到时速120千米汽车上的能量不相上下。

    上个世纪30年代，有一位火车司机应用了相对性原理避免了一次就要发生的撞车惨剧。事情的经过是这样的：在这位司机驾驶的列车前面，有一列正在行驶的列车，由于蒸汽不足，把一部分车厢丢在一个岔道上。由于这些留下的车厢的车轮下面没有放置阻滑木，竟沿着略有倾斜的铁轨滑了下来，开始是加速下滑，后来下滑力和摩擦力几乎相等，车厢以每小时15千米的速度滑了过来，眼看就要跟他的列车相撞了。发现这个情况，司机当机立断，立刻把自己的列车停了下来，然后向后退去，逐渐增加后退速度直到每小时15千米。这样下滑的车厢就与火车相对静止了。由于他这样机智的办法，这些留下的车厢终于平安地承接在他的机车前面，他的机车没有受到丝毫损伤。

    向后滑的车厢有一个向后退的速度，向前行驶的列车有一个向前的速度，他们之间的相对速度很大，如果相撞就会造成很大的损伤。而机警的司机采取有效的措施，使他的机车与向后滑的车厢具有相同的速度，这样就使得他们之间从具有较大的相对速度变成相对静止，使一场灾难化解。

    机警的火车司机与刻舟求剑的楚人最大的不同就在于火车司机认为运动是相对的，而楚人认为运动是绝对的。结果火车司机避免了一场灾难，楚人却丢失了剑。刻舟求剑这个故事是有科学道理的，就是运动是相对的，转化为成语它的意思就更深刻了，从单纯的物理定律扩展成比喻不懂根据实际情况处理问题的人行为。它把这些人墨守成规、不知变通、固执拘泥形象描绘得活灵活现入木三分。

    （作者系中国科技馆研究员）