為什麼身體會反方向旋轉？用旋轉椅實驗解開物理之謎（角動量守恆定律）
我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。
只要坐上旋轉椅，就能體驗的神奇物理現象
如果你現在家裡剛好有一張旋轉椅，不妨站起來試試看一個有趣的小實驗。站在椅子上，把雙手像照片中的紅色箭頭一樣，大幅度地往逆時針方向轉一圈。那麼，你覺得自己的身體會怎麼樣呢？很多人第一個想到的答案都是：「身體也會跟著轉吧！」
那麼，問題來了。你的身體會往逆時針轉，還是會往順時針轉呢？
完全出乎預料的身體運動
實際做做看，你會發現一件很驚訝的事：身體竟然會往和雙手相反的方向，也就是逆時針方向旋轉！
明明雙手是往順時針方向動，身體卻反過來旋轉。看到這個意外的結果，很多人應該都會忍不住發出「咦？」的聲音吧！
坐在旋轉椅上做，也會出現一模一樣的結果喔！
這個現象其實和「站在船上把球丟出去時，船會往與球相反的方向移動」非常相似。換句話說，它可以說是作用力與反作用力定律的一個例子。
接下來再來一個小小的問題。假設你站在旋轉台上，像照片中那樣，把陀螺輪從直立方向慢慢傾倒成水平方向，你覺得自己的身體會往哪個方向旋轉呢？這次也請試著從角動量的觀點想一想吧。
答案在這裡。
實際做做看，當你逐漸傾斜陀螺輪時，身體會朝著和陀螺輪相反的方向旋轉。
這個現象同樣可以用角動量守恆定律來解釋。原本並沒有水平方向的旋轉，但當你傾斜陀螺輪時，就會產生紅色箭頭所表示方向的旋轉。於是，身體便會朝著能抵消這個旋轉的方向轉動。
關鍵就在角動量守恆定律
能夠解釋這個神奇現象的關鍵，就是角動量守恆定律。當你站上旋轉椅的瞬間，整個身體的角動量是零。也就是說，這時候身體並沒有在旋轉。
但是，如果你把雙手大幅度地往順時針方向轉動，手的運動就會產生新的順時針角動量。然而，只要沒有受到來自外界的力，整個身體的角動量總和就必須維持不變，也就是仍然保持為零。這就是角動量守恆定律。
那麼，身體會怎麼辦呢？
為了剛好抵消雙手產生的順時針角動量，身體本身就會產生反方向，也就是逆時針的角動量。結果就是，軀幹會跟著往逆時針方向轉起來。
就好像身體會自動反應：「糟糕，得把它平衡回來才行！」這種機制是不是非常有趣呢？
不妨在家裡找張旋轉椅，或準備一個旋轉台試試看。改變雙手轉動的方式和速度，你會發現身體旋轉的方式也會跟著改變。看似簡單，卻是一個意外地很有深度的小實驗喔！
把這個現象延伸到三維世界，就會遇到陀螺效應
前面介紹的現象，可以說是一個比較接近二維的角動量守恆實驗。其實，當我們把這個概念延伸到三維空間，就會一路連結到著名的陀螺效應以及進動現象。
所謂進動，就是陀螺在看起來快要倒下時，旋轉軸本身卻會慢慢繞著一個圓圈擺動，呈現出那種非常特別的運動。
旋轉中的物體所具有的角動量，和外界施加的力（通常是重力）彼此作用，就會產生這種現象。甚至連地球自轉軸也會緩慢改變方向，其實背後也是相同的原理。
如果站在旋轉椅上拿著陀螺輪，在旋轉台上實際轉動看看，透過手和身體所感受到的那股神奇力量，你應該就能更直接地體會進動到底是怎麼回事。
這裡則是把陀螺輪用繩子吊起來時的樣子。陀螺輪受到重力作用，原本想要倒下，卻因為進動而開始朝另一個方向旋轉，這正是這個現象最有趣的地方。
從身邊一張小小的旋轉椅開始，一路連結到宇宙尺度的運動定律。物理學就是有這種「原來它們都是同一回事！」的魅力，歡迎親自動手體驗看看。
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