1700043410
1700043411
1700043412
1700043413
1700043414
爱因斯坦在办公室里思考着重力，他意识到物体的加速度（物体下坠的速度逐渐加快）等于它受到的重力的影响。这种“等效原则”是双向的。重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。等效原则是整个广义相对论的核心，这意味着光在引力作用下会发生弯曲偏折。试想一下一束光是怎么穿过加速中的太空飞船的。
1700043415
1700043416
1700043417
1700043418
1700043419
图12 穿过加速中的太空飞船的光束
1700043420
1700043421
当光束穿过飞船内部时，飞船的内壁也处于向上加速的运动中，因此，和静止不动的飞船比起来，当光线从加速中的飞船的另一侧穿出时，它会“向下”弯曲。在飞船内的人看来，光线发生了偏折。爱因斯坦认为，如果加速度能导致光线弯曲，那光在引力场中必然有相同的现象。
1700043422
1700043423
爱因斯坦认为光之所以会弯曲是因为重力会导致宇宙空间的扭曲。他推论，由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲，而引力场实际上是一个弯曲的时空。就加速度计来说，等效原则意味着如果你测量到引力拉力的变化，那么，引起这个变化的很可能就是加速度。（如果太空中突然新生的一个和地球大小相同的星球，它很有可能会使引力发生变化，但更有可能受到影响的是加速度。）
1700043424
1700043425
最浅显易懂的方法是将加速度计想象成某个悬挂在弹簧上的物体。如果你突然将弹簧往上拉或往下推，它会向上缩回或向下拉伸，而感觉上，悬挂在另一头物体的重量似乎也有所变化。我们可以用弹簧的这种变化来测量加速度。当然，现实中的加速度计比弹簧更加精密复杂，在拉伸或弯曲时，加速度计上的某个装置会使其电性质发生改变。加速度计和弹簧有类似之处，但是它不会像弹簧那样来回震动，而是通过变化的电流来测量加速度。
1700043426
1700043427
1700043428
1700043429
1700043430
飞行中的科学 [:1700041617]
1700043431
飞行中的科学 微弱的力
1700043432
1700043433
在四种力的作用下，整个宇宙维系在了一起，而重力就是其中之一。弱和强两种核力（nuclear force）只作用于原子的内部，弱核力导致了核裂变，而强核力则使原子核聚合在一起。除重力之外的另一种力我们之前也提到过，那就是电磁力，我们见识了它是如何通过带静电的铅笔将小纸屑吸起来的。电磁力也是磁铁磁力的来源，它也可以用来解释一切物体间的相互作用，比如，当你坐在椅子上，椅子会将你托住。
1700043434
1700043435
我们总以为重力威力十足。毕竟在它的作用下，地球沿着环绕太阳的轨道运动，而且所有东西都被牢牢地固定在地面上。但是事实上，重力却十分微弱。就这么想吧：仅仅靠着腿部的肌肉，你就能克服重力跳起来。更有说服力的例子是用一只塑料笔或梳子上的静电荷通过电磁力将小纸片吸起来。一方面是巨大无比的地球想拖住小纸片，而另一方面是微小的电磁力想把纸片吸起来。但，重力还是败下阵来。
1700043436
1700043437
1700043438
1700043439
1700043440
飞行中的科学 [:1700041618]
1700043441
飞行中的科学 陀螺仪
1700043442
1700043443
加速度计是用于测量平移运动加速度的。人们使用陀螺仪测量角运动参数。这些有趣的装置时常出现在孩子们的玩具中，其主要部分是一个以极高角速度旋转的转子。最简单的陀螺仪就是一只旋转中的陀螺。当陀螺仪中的转子（或是玩具陀螺的主体）高速旋转时，它能产生巨大的角动量，这种动量能使它一直保持旋转的状态，竖直不倒而保持与地面垂直。只有在受到外力干扰的情况下，它才会停止转动。
1700043444
1700043445
我们已经了解了河水在通过弯道时这种角动量守恒是如何体现的。这种守恒也体现在旋转中的溜冰者身上，当他们缩回手臂，旋转速度就会加快，因为角动量的大小是由物体的质量和它到圆心的距离决定的。因此，缩回手臂使其到圆心距离减小，为了保证角动量守恒，溜冰者旋转的速度就会随之加快。
1700043446
1700043447
就陀螺仪而言，它转子的转速极其之快，获得巨大的角动量。陀螺仪一旦开始旋转，基于角动量守恒的理论，它能反抗任何改变转子轴向的力量。飞机上的陀螺装置的底座固连在飞机上，转子轴提供惯性空间的给定方向。则当飞机转弯时，仪表就相对转子轴转动，从而能给出转弯的角度和航向的指示。
1700043448
1700043449
1700043450
1700043451
1700043452
飞行中的科学 [:1700041619]
1700043453
飞行中的科学 第七章 远处的风景和回到地面
1700043454
1700043455
飞行中的科学 [:1700041620]
1700043456
观赏远处的山脉和山峰
1700043457
1700043458
无论飞机是处于自动还是手动驾驶状态，从驾驶舱望出去，窗外的景色都美得叫人窒息。在这儿，你能欣赏到在任何地方都无法看到的壮阔美景，连绵不断地山脉就是其中之一。在19世纪之前，“自然之美”这个概念还没有形成，这叫人费解。那时人们眼中的山乡野岭是荒蛮的，等待着人类去驯服。很少有人意识到，自然界中有那么多美景是值得欣赏的。就算是现在，我们也很少能看到比山脉更动人心魄的美景了，它们在阳光下闪烁着耀眼的光芒，而且只有在空中，它们的巍峨壮丽才能一览无余地展现在你眼前。
1700043459