王洪鵬 康偉
能量無所不有、無處不在。1807年托馬斯.楊創(chuàng)造了“能量”這個(gè)詞。300多年來,隨著科學(xué)的發(fā)展,能量的定義也不斷革新,可以分為機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、原子能等,簡稱為能。1905年,愛因斯坦提出了質(zhì)能方程E=mc2,闡明了能量和質(zhì)量可以互換,二者本質(zhì)上是一樣的,使人類對(duì)大自然的認(rèn)識(shí)又加深了一層。
其實(shí),在能量一詞遠(yuǎn)未出現(xiàn)的古代,我國古人就注意到了這種神奇的力量。雖然那時(shí)人們對(duì)什么是能量還沒有清晰的認(rèn)識(shí),但是在古代的很多詩詞歌賦中,都不乏對(duì)能量及能量轉(zhuǎn)換的描寫。讓我們?cè)谝髡b古詩之時(shí),也來感受能量吧!
? ? 會(huì)挽雕弓如滿月,西北望,射天狼。
笛箭是個(gè)能理轉(zhuǎn)換的過程。一開始。弓把人做的功儲(chǔ)存在弓臂里產(chǎn)生彈性勢(shì)能,在人撒手的時(shí)候,儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能瞬間爆發(fā),彈射出箭矢,使人力能以最具效率的方式發(fā)揮殺傷力。
我國很早就發(fā)現(xiàn)了彈性定律,也就是物理學(xué)上的“胡克定律”,即固體材料受力之后,材料中的應(yīng)力與應(yīng)變之間成線性關(guān)系。東漢的鄭玄為《考工記.弓人》一文的“量其力,有三鈞”一句作注解中寫道:“假令弓力勝三石,
引之中三尺,馳其弦,以繩緩擐(huan)之,每加物一石,則張一尺”,就正確地提出了力與形變成正比的關(guān)系。鄭玄的這個(gè)發(fā)現(xiàn)比胡克還要早1500年呢。
由于古人經(jīng)常射箭,弓的這種能量轉(zhuǎn)換也就常常出現(xiàn)在文人墨客的詩詞之中?!皶?huì)挽雕弓如滿月,西北望,射天狼”出自宋代大詞人蘇軾的《江城子-密州出獵》,“天狼”,喻指遼和西夏。詩句的意思是:我也能拉開雕弓圓如滿月,隨時(shí)警惕地注視著西北方,勇敢地將利箭射向入侵的敵人。蘇軾以形象的描畫,表達(dá)了自己渴望一展抱負(fù),殺敵報(bào)國,建功立業(yè)的雄心壯志。
一代偉人毛澤東主席在《沁園春-雪》中也描述了弓箭的能量轉(zhuǎn)換。“一代天驕,成吉思汗,只識(shí)彎弓射大雕”,其中“彎弓”可以把箭射出去,這是因?yàn)槔瓘澋墓l(fā)生了彈性形變,從而具有了彈性勢(shì)能,射箭時(shí)彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
? ? 飛流直下三千尺,疑是銀河落九天。
“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”出自詩仙李白的《望廬山瀑布》。詩句的意思是:壯觀的瀑布從高處急沖直流而下,真讓人懷疑這是從天上傾瀉下來的銀河。這兩句詩寫出了廬山瀑布向下傾瀉的磅礴氣勢(shì)?,F(xiàn)在,我們常用這兩句詩來描寫瀑布的壯觀景象。
從物理角度來看,瀑布蘊(yùn)藏著巨大的機(jī)械能。假設(shè)“飛流直下”的廬山瀑布水在下降過程中沒有熱量摜失,其內(nèi)能會(huì)增加,這是因?yàn)樗谙陆颠^程中與空氣摩擦,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使水的溫度升高,因此內(nèi)能增加。
? ? 山明水凈夜來霜,數(shù)樹深紅出淺黃。
唐朝詩人劉禹錫著有《秋詞二首》,其中有兩句非常有名:“山明水凈夜來霜,數(shù)樹深紅出淺黃”。詩句的意思是:秋天來了,山明水凈,夜來一場(chǎng)秋霜;第二天起來放眼望去,秋染樹葉,色彩斑斕,紅中透黃。2014年,習(xí)近平主席在APEC(亞洲太平洋經(jīng)濟(jì)合作組織)會(huì)議期間引用該句,描繪了當(dāng)時(shí)秋冬之交的美麗景色,也引出APEC成員通過互信、包容、合作、共贏,即將收獲碩果的寓意。
這兩句詩包含的科學(xué)知識(shí)是:深秋晴朗的夜晚,天空云少,大氣逆輻射弱,地面得到大氣補(bǔ)償?shù)哪芰可?,地面溫度下降快,?dāng)?shù)孛鏈囟冉档搅銛z氏度以下,就會(huì)出現(xiàn)霜,也就是“山明水凈夜來霜”了。
? ? 無邊落木蕭蕭下,不盡長江滾滾來。
詩圣杜甫的七言律詩《登高》通過登高所見秋江景色,傾訴了詩人長年漂泊、老病孤愁的復(fù)雜感情,慷慨激越、動(dòng)人心弦。其中“無邊落木蕭蕭下,不盡長江滾滾來”兩句的意思是:無邊無際的樹木蕭蕭地飄下落葉,望不到盡頭的長江水滾滾奔騰而來。
從物理學(xué)角度來說,“落木蕭蕭下”是以大地為參照物,而“不盡長江滾滾來”則揭示了我國水資源豐富的事實(shí),長江水由高處向低處流,勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
同樣,李白的一首詩:“朝辭白帝彩云間,千里江陵一日還。兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山”,既展示了長江流經(jīng)三峽時(shí)一瀉千里的景象,又反映出了三峽落差大,水能資源豐富的特點(diǎn)。
? ? 黃河之水天上來,奔流到海不復(fù)回。
黃河流經(jīng)我國地勢(shì)的三級(jí)階梯,在階梯的交界處,河滴的落差很大,蘊(yùn)藏著豐富的水能資源?!包S河之水天上來,奔流到海不復(fù)回”出自唐朝詩人李白的《將進(jìn)酒》。從“奔流”兩字可看出黃河蘊(yùn)藏的豐富水能資源。詩句的意思是:黃河之水從天上奔騰而來,波濤翻滾直奔東海,從不再往回流。
從科學(xué)的角度看,這句詩反映了水循環(huán)和水量平衡原理。海水經(jīng)蒸發(fā)變成水汽,水汽通過大氣環(huán)流被輸送到陸地上空,在一定條件下凝結(jié)形成降水,成為黃河水的補(bǔ)給來源,即“黃河之水天上來”。
根據(jù)水循環(huán)理論,“奔流到海不復(fù)回”的說法不夠嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)榱鞯胶Q笾械狞S河水經(jīng)過蒸發(fā)變成水汽,也有可能隨著大氣環(huán)流,被輸送到陸地上空,在適當(dāng)?shù)臈l件下,再凝結(jié)形成降水,成為黃河的補(bǔ)給來源,即流人海洋的黃河水可再參與海陸間水循環(huán),補(bǔ)給黃河之水。