物理“左右”生活

祿克靜

摘要： 生活中的一些現(xiàn)象或者規(guī)律在物理學(xué)中我們希望見到，這樣就能最大限度地降低物理的學(xué)習(xí)難度。生活中左右手的運(yùn)用就是一個(gè)例子。本文就把生活中的左右手和物理中的左右手定則聯(lián)系在一起，用以闡述物理與生活的關(guān)系。

關(guān)鍵詞： 左右手左手定則右手定則中學(xué)物理

小的時(shí)候看電影，電視，或者看書，常見到左右相關(guān)的說法。比如說政治上的“左傾冒險(xiǎn)主義”，“左傾機(jī)會(huì)主義”，“右傾機(jī)會(huì)主義”，“右傾分裂主義”。實(shí)在搞不清楚左右到底什么意思。后來學(xué)了歷史，知道了“左右派”，“左右翼”的說法源于大革命前的法國。1879年法國國民大會(huì)成立，開始掌管國家事務(wù)。國民大會(huì)開會(huì)時(shí)，觀點(diǎn)保守的貴族成員坐在大廳的右邊，革命者成員坐在大廳的左邊，他們的觀點(diǎn)偏自由。于是就有了“左翼”和“右翼”的區(qū)別。但是那個(gè)議事房哪邊算左哪邊算右呢？從前看和從后看這左右就掉過來了。這是理解左右的關(guān)鍵。有一個(gè)英文的笑話：

是不是很拗口呢。

中國人認(rèn)為左的是不正的，出于地位比較低的地位，比如有“旁門左道”，“輔佐”。右為正，表示地位比較高，比如有這樣一句話“一時(shí)無人出其右”，再比如“天佑之”。

我記得有這樣一句西方的諺語：“At right place，with right people，do right shings.”（在正確的地方和合適的人一起，做正確的事情。）可見在西方人的思維中“right”也表示正確的意思。右——即正確，有褒義。在米開朗基羅的名畫《創(chuàng)造亞當(dāng)》中，上帝通過將自己的右手食指來觸碰亞當(dāng)?shù)淖笫质持付x予后者生命。

于是我們用左右來表示我們的觀點(diǎn)。換句話說，事物的一些性質(zhì)具有兩面性，即二值特性。我們借用貼近生活的概念來理解一些事物的二值特性。在西方，把這種二值特性叫做“Handedness”即“手性”。

生活中，我們的兩只手相對(duì)疊在一起，大致能重合，這在物理上叫做鏡面對(duì)稱，但是，如果只靠轉(zhuǎn)動(dòng)和平移，那么這兩只手絕對(duì)不可能重合了，可見，左右是不對(duì)等的。

高中物理中，關(guān)于電磁學(xué)的一些描述就用到“手性”，即左右手。

我們生活在三維空間中，需要三個(gè)線性不相關(guān)的矢量才能準(zhǔn)確地描述空間中的幾何關(guān)系。兩個(gè)非共線的矢量可以確定一個(gè)平面。若這個(gè)平面要加上方向標(biāo)簽的話就有兩種可能。由此我們明白了矢量叉乘的意義：A×B和B×A正好是用順序給矢量叉乘的兩種可能貼上了標(biāo)簽。并且有A×B=—B×A。對(duì)矢量叉乘的結(jié)果A×B的方向我們沿用了右手定則。將右手拇指直立，其余的四指沿從A到B的方向彎曲，則拇指所指的方向就是A×B的方向。高中物理中，磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛倫茲力F=qvB就是F=qV×B即右手定則的結(jié)果，如圖1。再比如：磁場對(duì)電流的作用力——安培力F=ILB也是F=IL×B。這里就會(huì)出現(xiàn)左右相混的現(xiàn)象：我們知道，高中物理中這些力都用的是左手，這里怎么會(huì)變成右手呢？

其實(shí)左手定則只能說是右手定則的一種表現(xiàn)形式而已?；蛘哒f左手定則是右手定則在某些特定情況下的簡化表達(dá)。

這個(gè)定律表示出了電流周圍的磁場。我們中學(xué)所熟悉的直線電流的磁場及通電螺線管的磁場都是由這一定律得到的結(jié)果?？梢姼咧形锢黼姶艑W(xué)中有關(guān)矢量的問題都用到了右手螺旋定則的規(guī)律。

可見在物理學(xué)中，用到右手的現(xiàn)象比較普遍，于是，一個(gè)在生活實(shí)際中很普遍的現(xiàn)象在物理中得到了有力的驗(yàn)證。

生活中大多數(shù)人的右手更有力，更靈活。左手靈活的人也有，但是少數(shù)（左撇子）。如果左右手都靈活那可就能耐大了。成語“左右局面”也許就是這個(gè)道理吧。如果左右都不好使，在英文中叫做“ambisinister”或者“ambilevous”中文譯作“兩手皆左”，這種情況在進(jìn)化中就會(huì)被淘汰掉了。物理學(xué)中也是一樣的道理，右手定則是大多數(shù)，但是左手定則也有其用武之地。簡單地講，中學(xué)物理當(dāng)中凡是涉及力的時(shí)候都要用到左手，否則都用右手。

這種左右手的表面對(duì)稱實(shí)則不對(duì)稱的現(xiàn)象物理學(xué)中叫做破缺機(jī)制。楊振寧與李振道的“宇稱不守恒”的提法正體現(xiàn)了自然界中的這種破缺。

14世紀(jì)法國哲學(xué)家布里丹（Buridan）有一個(gè)結(jié)論：被稱為“布里丹之驢”，其表述如下：一頭完全理性的驢子處于兩堆等量等質(zhì)的干草中間將會(huì)餓死，因?yàn)樗荒軐?duì)究竟該吃哪一堆干草作出決定。所幸的是，大自然不是理性的驢子，它允許對(duì)稱的破缺，從而表現(xiàn)出多樣性。正是這種破缺機(jī)制造就了我們的世界。

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