跟著古詩(shī)學(xué)物理

周曉秋

古往今來(lái)很多人都有飛天夢(mèng)想。唐朝詩(shī)人李商隱在《嫦娥》一詩(shī)中就記敘了中國(guó)家喻戶曉的古代傳說“嫦娥奔月”的故事。他寫道：“云母屏風(fēng)燭影深，長(zhǎng)河漸落曉星沉。嫦娥應(yīng)悔偷靈藥，碧海青天夜夜心。”描寫了嫦娥誤服仙藥而飛向月球，在月宮備受孤獨(dú)煎熬的遭遇和心境。

然而神話傳說中的飛天之旅，在經(jīng)典物理中，除按力的作用和能量傳遞或轉(zhuǎn)換規(guī)律的航天途徑外，將無(wú)法完成飛天夢(mèng)想。可科學(xué)家根據(jù)現(xiàn)代量子理論，暢想通過一種稱為生命掃描儀和打印機(jī)的設(shè)備，借助量子糾纏方法，眨眼間就可實(shí)現(xiàn)生命體跨越遙遠(yuǎn)星際的航行。若能如此，后悔的嫦娥也可利用這種方法輕松重返地球。其實(shí)，中國(guó)古典詩(shī)詞中不僅寄寓了詩(shī)人的理想和抱負(fù)，也包含了詩(shī)人觀察自然的心得體會(huì)，其中更是隱藏著眾多的物理知識(shí)。

茫茫宇宙誰(shuí)主張，經(jīng)典量子不相讓——詩(shī)文中流露的力學(xué)現(xiàn)象

綠水青山枉自多，

華佗無(wú)奈小蟲何！

千村薜荔人遺矢，

萬(wàn)戶蕭疏鬼唱歌。

坐地日行八萬(wàn)里，

巡天遙看一千河。

牛郎欲問瘟神事，

一樣悲歡逐逝波。

這是中華人民共和國(guó)開國(guó)領(lǐng)袖、詩(shī)人毛澤東所作的七言律詩(shī)《送瘟神》（上闋）。

該闕敘述了血吸蟲病兩千多年來(lái)肆虐中華大地，人民深受血吸蟲“瘟神”戕害卻又無(wú)助的悲慘情狀。詩(shī)人以東漢名醫(yī)華佗對(duì)血吸蟲病無(wú)計(jì)可施為例，既說明了此病的兇險(xiǎn)，又點(diǎn)明了該病由來(lái)已久。繼而以“坐地日行八萬(wàn)里，巡天遙看一千河”形容時(shí)光流逝。

何為“坐地日行八萬(wàn)里”？

地表上幾乎所有物體（兩極點(diǎn)除外）每天都隨地球繞地軸以相同速度作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。24小時(shí)一圈，地球平均半徑6371千米，則赤道附近的人每天所“走”路程就等于赤道周長(zhǎng)：

C = 2πR ≈ 4萬(wàn)千米 = 8萬(wàn)里（里——中國(guó)市制長(zhǎng)度單位）。

故有“坐地日行八萬(wàn)里”之說。

原來(lái)詩(shī)人借地球快速自轉(zhuǎn)描寫時(shí)間飛逝，以及往昔只能仰望蒼穹、看斗轉(zhuǎn)星移來(lái)表示人們對(duì)血吸蟲病的無(wú)奈。

為何人與地球以1667千米/時(shí)的高速做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但人們卻毫無(wú)覺察？

這是因?yàn)槲锢韺W(xué)上判斷物體是否運(yùn)動(dòng)，主要通過觀察其與參照物間是否存在相對(duì)位置改變。而坐著或躺著的人們與山巒樹木等常選作的參照物間并無(wú)位置變化。因此人們就感覺不到自己和山川都在高速運(yùn)動(dòng)。

至此有人還會(huì)疑惑，甩動(dòng)的流星錘，其圓周運(yùn)動(dòng)的速度遠(yuǎn)不及人類隨地表自轉(zhuǎn)速度大，為何甩錘人一松手，流星錘就會(huì)被拋向遠(yuǎn)方，而人類等地表上的物體卻不會(huì)被拋出地球呢？

甩流星錘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，甩錘人手中拉著的繩子給流星錘一個(gè)始終指向手捏處的向心力，維系著流星錘不至于離開圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡。只要甩錘人不松手，流星錘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)就不會(huì)改變。

地表所有物體如同正在甩動(dòng)的流星錘，而充當(dāng)拉繩作用的是人們看不見的“萬(wàn)有引力”。當(dāng)然地球不會(huì)像甩錘人那樣，因累而“松開”吸引物體的“萬(wàn)有引力”，因此地表所有做高速勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，都無(wú)法逃脫指向地心的萬(wàn)有引力束縛而離開地球。

很多詩(shī)歌中都能看到萬(wàn)有引力的身影。不論是唐朝詩(shī)人劉禹錫在《雜曲歌辭·浪淘沙》詩(shī)中所述“八月濤聲吼地來(lái)，頭高數(shù)丈觸山回。須臾卻入海門去，卷起沙堆似雪堆”中震天撼地的錢塘江潮，還是同時(shí)代詩(shī)人張若虛在《春江花月夜》中形容的“春江潮水連海平，海上明月共潮生”的意境，這兩首詩(shī)中所述海潮的形成，都源于月球和太陽(yáng)處于地球不同位置時(shí)對(duì)地球萬(wàn)有引力作用的結(jié)果，因而引發(fā)地表海水有規(guī)律地潮漲潮落。潮水漲落中，人們還真切地感受到了潮汐能的存在和

力量。

再如清代文學(xué)家曹雪芹小說《紅樓夢(mèng)》中《葬花吟》里的“花謝花飛花滿天，紅消香斷有誰(shuí)憐？游絲軟系飄春榭，落絮輕沾撲繡簾”。鮮艷多彩的美麗花朵，當(dāng)其芬芳散盡、華彩不存，走到生命盡頭時(shí)，在萬(wàn)有引力導(dǎo)致的重力作用下，縷縷情絲再留不住殘余的“花軀”，便只能隨風(fēng)飄零，最終朵朵落花歸泥土，殘軀沒香丘。

外在輝煌內(nèi)因掌，微觀世界歌聲朗——詩(shī)文中流露的熱學(xué)現(xiàn)象

墻角數(shù)枝梅，

凌寒獨(dú)自開。

遙知不是雪，

為有暗香來(lái)。

這是北宋詩(shī)人王安石所作五言絕句《梅花》。詩(shī)人以梅花苦寒中堅(jiān)貞不屈、凌霜傲雪、獨(dú)放異彩的孤傲品格來(lái)隱喻詩(shī)人不懼仕途多舛，依然秉持為國(guó)為民的高尚情懷。

雪花飛舞的冬天，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地如何識(shí)別雪花與梅花？詩(shī)人以“遙知不是雪，為有暗香來(lái)”，提出以誰(shuí)能暗送芳香為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)分，由此告誡人們識(shí)人斷事，不能被表象迷惑，要深入內(nèi)部看本質(zhì)。

那梅花“暗香”從何來(lái)？一是梅花花朵會(huì)分泌芳香物質(zhì)，芳香物質(zhì)的分子時(shí)時(shí)都在空氣中做著無(wú)規(guī)則分子熱運(yùn)動(dòng)；二是攜帶梅花花粉細(xì)小的微粒，當(dāng)其離開梅花花朵，進(jìn)入其花枝周圍的空氣中，這些細(xì)小花粉也在空氣中做著無(wú)規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)。

正是梅花芳香物質(zhì)的分子熱運(yùn)動(dòng)和梅花花粉飄散后的布朗運(yùn)動(dòng)，使芳香分子溢滿花枝周圍或更遠(yuǎn)區(qū)域。從而使人在較遠(yuǎn)的地方就能嗅到梅花的香氣，進(jìn)而識(shí)別出附近綻放的梅花。

琴瑟鳴和音跌宕，殿宇宏闊回聲朗——詩(shī)文中流露的聲學(xué)現(xiàn)象

朝辭白帝彩云間，

千里江陵一日還。

兩岸猿聲啼不住，

輕舟已過萬(wàn)重山。

這是中國(guó)詩(shī)仙李白的七言絕句《早發(fā)白帝城》。

該詩(shī)展現(xiàn)了詩(shī)人在流放途中獲皇帝赦免后，從白帝城返回江陵時(shí)的情景。詩(shī)人帶著歸心似箭的愉快心情，乘船從長(zhǎng)江順流而下。沿途欣賞三峽兩岸的迤邐風(fēng)光，耳畔不時(shí)聽見兩岸密林傳出長(zhǎng)嘯的猿聲，以及經(jīng)峽谷陡崖反射的猿嘯回音，船只風(fēng)馳電掣般駛過千山萬(wàn)水。

該詩(shī)為讀者描繪了一幅空谷回音、余音裊裊的場(chǎng)景。那何為回音呢？

聲音是一種機(jī)械波。物體振動(dòng)時(shí)便會(huì)由聲源向四周由近及遠(yuǎn)地引起空氣分子振動(dòng)，四下傳播而形成聲波。若聲波傳播路徑上遇到障礙物，就會(huì)發(fā)生反射，人們?cè)谝恍﹨^(qū)域便可聽到反射回來(lái)的聲音——回音。由于三峽兩岸陡峻的山崖，使聲源發(fā)出的聲音，能夠在陡崖之間多次反射，以至于在很遠(yuǎn)的地方也能聽見。

慣于夸張的詩(shī)仙李白，敘述上游群猿的嘯聲與回音不絕于耳，一日之間便返回相隔千里之外的江陵。如此之快的船速在古代是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，但卻足見詩(shī)人獲赦后的心境是怎樣的輕松愉快，竟使得乘坐的船只也變成了一葉“輕舟”。

玉壺旋轉(zhuǎn)影相傍，萬(wàn)紫千紅花怒放——詩(shī)文中流露的光學(xué)現(xiàn)象

江南好，風(fēng)景舊曾諳。

日出江花紅勝火，

春來(lái)江水綠如藍(lán)。

能不憶江南？

這是唐代詩(shī)人白居易寫的詞《憶江南·江南好》。

詩(shī)人以江岸花兒在日出時(shí)火焰般的明亮鮮艷、春天時(shí)平靜碧綠的江水，為人們呈現(xiàn)了充滿勃勃生機(jī)的江南春之景色。

按說江岸植物的顏色應(yīng)五彩繽紛，為何詩(shī)人所見日出時(shí)的花朵卻都紅如火焰呢？

眾所周知，陽(yáng)光由七色光組成，當(dāng)其早晚照射地球時(shí)，其光線以斜射角度進(jìn)入大氣層，頻率不同的七色光通過大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的折射現(xiàn)象。

在折射現(xiàn)象中，頻率較高的綠、青、藍(lán)、紫光幾種色光偏折顯著并依次增強(qiáng)；而頻率較低的黃、橙、紅三種色光偏折相對(duì)較小且漸次減弱，能更多地穿過大氣層到達(dá)地面，使人們看到整個(gè)天空呈現(xiàn)出以紅光為主的朝霞或晚霞景象。

以紅為主的色光照射到物體表面，經(jīng)物體反射后到人眼里的也多為紅光，故而出現(xiàn)詩(shī)人所見兩岸花草身披朱衣，一派“紅勝火”的壯闊晨景。

至于碧綠的春江水，主要源于冬天枯水季節(jié)，江湖水平緩，有利于綠藻生長(zhǎng)。含有豐富綠藻的水體，將更多綠色的光線反射到人眼，使人們看到“綠得如同藍(lán)草”浸染過的春江水。