by @秦书宝
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今天看到一条新闻：
日前，由我国自主研发、世界领先新型复兴号高速综合检测列车已上线运行。4月21日，在济南至郑州高铁濮阳至郑州段成功实现明线上单列时速435公里、相对交会时速达870公里，创造了高铁动车组列车明线和隧道交会速度世界纪录。
评论里有人阴阳怪气：
相对时速意义何在
千方百计吹牛，435，换个说法变成870了，小编厉害
两杯50度的水倒在一起多少度？
当然，这种说法一望而知是弱智，但话说回来，相对时速到底有什么意义呢？
我简单搜了一下，却发现事情远没有我想象得那么简单……
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有人不理解，为什么中国在宣传自己的高铁时，不仅要「吹」时速是 435 公里，还要「吹」说两车对向交错时，相对时速是 870 公里。
高速列车错身而过时，巨大的空气压力变化，是什么原因导致的？
其实常识上就能理解：当物体高速运动时，会对周围的空气产生扰动，形成肉眼不可见的气流和气压变化，严重时可能导致悲剧。
1905年冬，俄国的鄂洛多克站，站长率全站38名员工，排成两队站在铁路线两旁，恭候沙皇派来视察的钦差大臣。当时没有黄线的概念，列车进站时，人站得太近，被「吸」到车上，包括站长在内的34人死亡，其余4人终身残疾。——所以现在地铁和火车站台上，都有警戒黄线，乘客需要站在黄线后等候。
1912年秋，当时世界上最大的远洋货轮“奥林匹克号”正在航行。一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”从后面追上来，在离它100m的地方跟它平行疾驰。就在这时，“豪克号”好像着了魔似的，竟然扭转船头朝“奥林匹克号”冲了过来，舵手不管怎么操作都避不开，最后把“奥林匹克号”撞了个大洞。
时速 435 公里已经非常快了，相对时速达到 870 公里时，风险无疑是更大的，所以才需要更好的技术保障。（顺便多说一句，实际上任何速度都是「相对」的，因为静止是相对的，运动是永恒的）
太长不看的答案部分，按我目前的理解，是这样的：
高速列车错身而过时，两个效应导致了巨大的空气压力变化——其中一个是伯努利定律 Bernoulli’s Law，另一个是康达效应 Coandă Effect 或者叫附壁效应。
伯努利定律在列车上的影响，是「纵向」的，如下图所示（原作者王洪伟）：两车的车头前方，气压偏高（将人推开），而车头尖端后面的一小块区域气压偏低（将人吸近），后面的车身则带动空气往自己前进的方向运动（将人带倒）。
附壁效应对列车的影响，是「横向」的，大致可以描述为：两列高铁相向而行并且错身时，两车之间的那部分空气，由于被扰动而改变了运动方向，会更紧地同时贴合在两侧的车身上，反过来也就会把两辆高铁往中间「拽」，从而可能导致车祸。
下面的内容可能头大难懂，而且我也不是流体力学专业的，纯粹现学现卖，归纳小结给自己看的，若有不对，烦请指正。
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伯努利定律 Bernoulli’s Law 简单来说，意思就是「流体的速度越快时，压力便越小，反之亦然」，解释如下图（原作者贾明子）所示。
它背后的原因，其实就是牛顿第二定律：
ABC三处的流量不变，那么B处管子变窄，横截面变小，B处的流速肯定变快（才能在同样长的时间里流过去更「长」的水柱）。
可B处为什么会比A处快呢？必然是因为B处的水压小，所以水被从压力更大的A处给「挤」过来了。所以从牛顿力学角度看，不是因为流速快，所以压力小，而是因为压力小，所以流速快。
具体到列车上，「受力最大的时刻是车头刚刚经过时，侧面的低压区对人产生的拉力，当列车速度为280 km/h时，这个力可达将近30公斤力，还是有相当程度危险的。但只要车头过去了，车身侧面就基本没什么危险了。」（原作者王洪伟）
人们也经常用这种效应，试图解释「向两张纸中间吹气，纸会贴在一起」的现象，如下图是类似例子。
但实际上，这种解释是错误的，我之前也一直理解错了，所以记录纠正一下。
错误的原因在于，伯努利定律的应用，需要满足 4 个前提条件：
- 1. 定常流动（或称稳定流，Steady flow）：在流动系统中，流体在任何一点之性质不随时间改变。
- 2. 不可压缩流（Incompressible flow）：密度为常数，在流体为气体适用于马赫数M小于0.3的情况。
- 3. 无摩擦流（Frictionsless flow）：摩擦效应可忽略，忽略黏滞性效应。
- 4. 流体沿着流线流动（Flow along a streamline）：流体元素（element）沿着流线而流动，流线间彼此是不相交的。
与此常见误解关系最大的，就是第 4 点——沿着流线流动。
比如说吹纸吧。人往两张纸中间吹纸，流线是哪条线？是以肺或嘴为起点，垂直通过两张纸中间的那条线。
按照伯努利定律，
- 从肺到口腔，这里的流速最大，所以气压最小；
- 空气出口之后，通过两张纸之间时，流速减缓，气压慢慢变大；
- 通过两张纸之后，流速基本上接近于 0，压力也恢复正常大气压。
在整个这个过程中，只看伯努利定律的分析，与纸没有任何关系。为什么？因为纸处在这条流线之外（两侧）。
也就是说，伯努利定律只关心这条流线的「前后」或者说「上下游」的流速与压力变化，并不关心这条流线的「左右」或者说「两岸」的流速与压力变化。
所以，试图用伯努利定律来解释吹纸、会车等现象，都属于对该定律的误用。
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主要不是伯努利定律的影响，其实是附壁效应的影响。
附壁效应是指，流体（水流或气流）离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面而流动的倾向，并使周围的流体都卷入这一喷流当中。
在流体的移动方向改变后，周围便产生了压力较低的区域，很多飞机就靠这种方式，来获取升力。该作用以罗马尼亚发明家安利·康达 Henri Coandă 为名，他发明的一架飞机（康达-1910）曾因这种效应坠毁，之后他便致力于这方面的研究。
翻译成普通人能听懂的说法，就是上面的「吹纸实验」。如下图所示（原作者贾明子）。
简单来说，就是平行于纸条吹风，这时就存在两条线——第一条是你吹风的线，与纸平行；第二条是纸条所在的线，原本不受你吹风影响。
根据伯努利定律，在第一条流线上，你吹风，「下游」的空气流速变快，从而气压变小。这时，跟纸条没有任何关系，因为纸条不在你吹风的流线上。
但接下来，纸条所在的那条流线上气压虽然没变化，但纸条「隔壁」的区域里（流线上）气压却变小了（空气被你吹走了），周围的空气会自动被「挤」过去，或者说「补」过去。
假如不存在纸条挡路，空气就补上去了，没有任何肉眼可见的变化。可因为纸条把前去补压力的空气挡住了，所以这些空气「救兵」们被迫撞在了纸条上，把纸条给「拽」了过去。
再然后，由于空气存在「粘性」，可以粗暴理解成摩擦力，使得你原本流线（吹气）上的空气，不再直直往平行方向吹，而是慢慢往纸条升起来的方向「卷」了过去，偏离了平行线方向。
假想你往一个狭长的箱子里塞一大块果冻，这箱子左侧内壁光滑，右侧内壁粗糙。你往里塞果冻的方向是竖直向下的，可左边光滑所以进得快进得多，右边粗糙所以进得慢进得少，最后果冻会往哪个方向钻？当然不是竖直向下钻了，而是被迫向右侧粗糙面「卷曲」了。北方人冬天结束后整理被子时，把叠整齐的被子往柜子或整理箱里塞的时候，被子有可能就旋转着变成了一坨，这也算是类似经历。
——这就是附壁效应。
附壁效应还有两个常见的「魔法」应用：
- 一是用向上的气流把乒乓球「固定」在空中，并且可以通过移动气流来移动乒乓球；
- 二是用侧向的向外吹的气流把胡萝卜「固定」在空中，吹得越猛，胡萝卜反而被「吸」得越紧。（如下图所示，原作者球村冷知识，不过这个作者的这条视频里，也犯了下面要说的另一个错误）
两列高铁相遇会车时，我们把左边那辆车叫左车，右边那辆车叫右车，中间的空间叫中气（可以类比图 1 的情形）。
从左车的角度来看，中气会想要偏向左车那一侧，而从右车的角度来看，中气又会想要偏向右车那一侧——根本原因就是，中气的气压会明显低于周围，所以大气压就会把两辆车都往中间「挤」。
本文开头那两个悲剧，大致就是这样发生的。
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另外还有一个事，就是一个「误用的套娃」。
我在一篇解释「大家对伯努利效应的常见误解」的文章中，看到作者犯了「大家对康达/附壁效应的常见误解」……如下图所示（原作者贾明子）。
水流遇到凸起的勺子后，没有再垂直下落，而是「拐」向了勺子那一侧，这个看起来是不是很像是附壁效应？但实际上这也是一种误解。
附壁效应强调的是，在同一种流体之内，流体的方向会因侧面的压力变化而改变。比如说吹纸，你吹的是空气，过来补压的也是空气，是同一种流体。纸条只是为了让你清晰地看到方向的改变。
但水流经过勺子时发生偏转，水流是水，周围是空气，这是两种流体，已经不完全是附壁效应导致的了。具体到勺子这个例子里，起更大作用的可能是液体的表面张力。
表面张力的本质是什么呢？就是水的表面能，比空气的表面能，要大，所以水分子倾向于抱成团，在空气中形成（若不考虑重力）球形小液滴。
「表面能」surface energy 大概是说：
- 空气中的一杯水，处于中间的水分子，上下左右各个方向都是同类，互相力量是平衡的。
- 但处于水面的水分子，因为另一边不是自己的同类，而是空气中的分子（力气小），所以表面的水分子处于一种力量并不平衡的状态。
这种状态，使空气中的水，表面的水分子，经受着比一杯水的内部的水分子更大的能量——具体来说，是一种向内拉的分子间吸引力（因为内部的水分子比外部的空气分子力气大）。所以水面上的水分子，会有一种往整杯水中间钻的趋势（整体看就是液体表面积收缩）。
因此，水如果滴在地板上，会自动慢慢地变成圆形。而太空中不受重力的水滴，会自动变成球形。像汞这样的物质，表面张力非常大，即便在地球上处于液态时，也会直接强行聚成球形，像珠子一样四处滚动。
反过来，我们要想人为（可逆地）扩大液体的表面积，就得对它做功，给它一些能量，让它「有力气」把更多水分子送到液体表面去，从而扩大表面积。
这时，我们用于增大液体表面积而做的功，就转化为液体中（新来到）表面的分子的内部势能，称为表面能。
任何物体都有表面能，而水显然比空气更「愿意」聚成圆形或球形，说明水的表面能，比空气大。
同样用重力势能来类比，就好理解了：
分子默认喜欢待在低处/内部，现在我们想让更多分子往外面/往高处走，就得对分子做功，给它能量。
这些功，这些能量，就会转化成分子在新位置上的势能。
若是增加了高度，就是重力势能；若是增加了表面积，就是表面能。
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最后，把这三个概念都大致理解了的话，再小结一下：
- 伯努利定理，关注的是同一条流线，上下游的压力与流速的博弈关系；
- 附壁效应，关注的是流体的方向随着周围压力的变化而改变的事情；
- 表面张力，关注的是液体表面的分子所具有的，往液体内部收缩的趋势。
然后可以看一些魔法小视频，水系大法师如何用水元素来控制其他物体，康达效应小实验（coanda effect）很魔性。
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