地球自轉一次要24小時，如果我們離開地面100公尺不動，12小時後會不會到地球的另一邊呢？
這是一個非常經典的問題，它的提出，致使「日心說」被「地心說」壓制了近兩千年；甚至，這個問題還關系到整個物理學的基礎。
因此，宇宙君覺得，有必要來詳細講解一下。
01
原始「日心說」的困境
我們都知道，早在古希臘時代，著名哲學家、數學家托勒密就提出了「地心宇宙說」——地球是宇宙的中心，日月星辰都繞地球執行——這種觀念統治了西方近兩千年。
但是，很多人可能不知道，也是在古希臘，「日心說」的觀念也已經出現。
阿裏斯塔克斯（Aristarchus, 約公元前 310年- 約公元前230年），是人類歷史上有記載的首位提倡「日心說」的天文學者，是古希臘時期、也是人類歷史上有記載的最偉大的天文學家，數學家。
阿基米德曾經指出阿裏斯塔克斯「日心宇宙模型」的重點為：
這和後來的日心說基本一致。
但是，「日心說」在與「地心說」的較量中處於絕對的下風，阿裏斯塔克斯的發現也被托勒密和亞里斯多德的光芒所掩蓋，其中最主要的原因就是因為一個問題——一個和題主所描述的這個問題類似的問題。
那就是：
如果地球飛速繞著太陽執行，為何我們人類和地球上的所有其他物體，都不會掉下去呢？
認為「人類會從高速運轉的地球上掉下去」，和認為「地球自轉半周，飄在空中的人會到達地球另一邊」，其實是同一種看法。
這個問題只要沒有得到解決，「日心說」就永遠不能翻身。
02
伽利略的大船
第一次從根本上解決這個問題的人，是我們可愛可敬的伽利略。
愛因史坦曾這樣盛贊伽利略，稱其為近代科學之父：
「純粹的邏輯思維不能使我們得到有關經驗世界的任何知識，所有真實的知識都是從經驗開始，有歸結於經驗……正是由於伽利略看清了這一點，特別是因為他將此引入科學界，他成了近代物理學之父——實際上，也是整個近代科學之父。」
在伽利略著名作品，1632年出版的【關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話】（以下簡稱【對話】）一書中，他對這個問題做了詳細的探討。
【對話】以一種極為有趣和通俗的方式展現——書中采用對話的形式，參與對話的是支持他的兩個朋友，沙格列陀和薩爾維蒂，與一個亞里斯多德觀點支持者辛普利邱。
對話一共分為4天，伽利略想要用這種對話形式使他的著作能擁有廣大的讀者，從而能有效地否定掉亞里斯多德的力學和宇宙論。
關於地動的討論，是薩爾維蒂主要來參與辯論的，他用一艘大船來做比喻，所以，這個例子又被稱為「薩爾維蒂的大船」。請註意，這是人類科學史上最著名的一艘船了！
慣性的故事——薩爾維蒂的大船
宇宙君給大家總結整理了薩爾維蒂的說法：
當把你和一些朋友關在一條大船甲板下的主艙裏，讓你們帶著幾只蒼蠅、蝴蝶和其他小飛蟲，艙內放一只大水碗，其中有幾條魚；然後，掛上一個水瓶，讓水一滴一滴地滴到下面的一個寬口罐子裏。
註意我們研究的物件：小飛蟲（蒼蠅、蝴蝶等），魚，你和你的朋友，水滴。
船停著不動時，你留神觀察：
- 小蟲都以等速向艙內各方向飛行；
- 魚向各個方向隨便遊動,水滴滴進下面的罐中；
- 你把任何東西扔給你的朋友時，只要距離相等，向這一方向不必比另一方向用更多的力。
- 你雙腳齊跳，無論向哪個方向跳過的距離都相等。
- 水滴毫無疑問會滴到下方的罐子裏。
當你仔細地觀察這些事情之後，再使船以任何速度前進，只要運動是勻速，也不忽左忽右地擺動，你將發現：所有上述現象絲毫沒有變化；你也無法從其中任何一個現象來確定，船是在運動還是停著不動。
- 蝴蝶和蒼蠅繼續隨便地到處飛行。它們也決不會向船尾集中，並不因為它們可能長時間留在空中，脫離開了船的運動，為趕上船的運動而顯出累的樣子。
- 魚在水中遊向水碗前部所用的力並不比遊向水碗後部來得大，它們一樣悠閑地遊向放在水碗邊緣任何地方的食餌。
- 你把不論什麽東西扔給你的同伴時，不論他是在船頭還是在船尾，只要你自己站在對面，你也並不需要用更多的力。
- 即使船運動得相當快，在跳躍時，你將和以前一樣，在船底板上跳過相同的距離，你跳向船尾也不會比跳向船頭來得遠。雖然你跳到空中時，腳下的船底板向著你跳的相反方向移動。
- 水滴將象先前一樣，滴進下面的罐子，一滴也不會滴向船尾。雖然水滴在空中時,船已行駛了許多柞。
03
伽利略相對性原則
薩爾維蒂的這段論述中包含著一個物理學中非常重要的真理：
從船中發生的任何一種現象，你是無法判斷船究竟是在運動還是在停著不動。
現在我們稱這個原理為伽利略相對性原理：
在任何慣性系中，經典力學定律的數學形式不變，換言之，所有慣性系都是等價（平權）的。
什麽是慣性系？
簡單來說，就是做勻速直線運動的參考系。
地球表面雖然不是嚴格的慣性系（因為地球表面其實在做圓周運動，而非勻速直線運動），但是，可以勉強看做慣性系——原因是：1.地球自轉的加速度非常小；2.地球很大，而我們所研究的地球上的物體相對就很小。
此時，讓我們來公布問題的答案吧：
地球自轉一次要24小時，如果我們離開地面100公尺不動，12小時後不會到達地球的另一邊，而是繼續漂浮在原來升起的那個位置上方。
具體解釋：
物體在慣性系中的表現和在靜止參考系下的表現是相同的，慣性系平權的原則讓你無法透過任何物理實驗和測量，分辨出參考系到底有沒有動。
所以，你永遠漂浮在你原來升起的那個位置的上方，而不會12小時後到達地球的另一面。因為，如果你不這樣，比如漂浮到了另個一位置，那麽就相當於，你分辨出了「勻速運動的地球」和「靜止的地球」的區別，這與慣性系平權的原則不符。
可能這個解釋還是有點繞，那麽，讓我們在通俗一點：
通俗一點解釋：
如果我們把地球看做慣性參考系，那麽根據伽利略變換，漂浮在地面上方100公尺的你，相對於地面的速度依然是0，所以位移和地面相同——也就是，你和地面相對靜止。所以，你永遠不會離開原來升起的那個位置。
04
總結
伽利略相對性原理不僅從根本上否定了地靜派對地動說的非難，而且也否定了絕對空間觀念(至少在慣性運動範圍內)。
甚至，顛覆經典力學的狹義相對，也以「伽利略相對性原理」作為兩條基本原理之一。而另個一基本原理，則是大名鼎鼎的「光速不變原理」，這個應該很多人都知道。
當然，這裏再提一下：
地球表面，其實並不是真正的慣性系：所以，我們可以使用「傅科擺」，輕松證明地球在轉動！
