藍田日暖玉生煙
—— 漫話煙

王振東

(天津大學力學系，天津300072)

錦瑟無端五十弦，一弦一柱思年華。

莊生曉夢迷蝴蝶，望帝春心托杜鵑。

滄海月明珠有淚，藍田日暖玉生煙。

此情可待成追憶，只是當時己惘然。

這是晚唐詩人李商隱(約813-858)所作的七言律詩《錦瑟》，為其代表作之一。李商隱(圖1)，字義山，號玉谿生，懷州河內(nèi)(今河南沁陽) 人，后人將其與杜牧合稱為“小李杜”(加“小” 字，為區(qū)別李白與杜甫)。李商隱是開成進士，受黨爭影響排擠，致飄泊潦倒，所作詩多托古以諷，富于文采，具有獨特風格，因用典故較多，使理解較難。此詩就引用了四個典故。

圖1 李商隱

“莊周夢蝶” 典源于《莊子·齊物論》，意為：莊子夢中幻化為栩栩如生的蝴蝶，醒來后發(fā)覺自已仍然是莊子。“望帝啼鵑” 典源自《禽經(jīng)·杜鵑》，望帝是蜀地一位開明的部落首領(lǐng)，因讓位不當而造成民不聊生，去世后化為杜鵑鳥，至春月間晝夜悲鳴不止，后人常用此比喻冤魂的悲鳴?！磅o人泣珠” 典源于晉張華《博物志》卷九，傳說南海鮫人哭泣時眼中能出美麗的珍珠。后人常用此形容淚滴如珠?！安悍N玉” 典源自晉干寶《搜神記》卷十一，楊伯雍得仙人所贈石子種于藍田無終山，得白壁五雙以娶婦；后玉石被官匪掠走，仙人又托夢給楊伯雍，以詩句提醒“晴天日出入南山，輕煙飄處藏玉顏”，從而又找見了玉。

李商隱借用這些典故，創(chuàng)造了朦朧的意境，寫出十分華美的詩句，最后感嘆道：人生中那些美好的事和年代，只能留在回憶之中了。

1 煙傳遞著重要訊息

煙有火字旁，通常是指物質(zhì)因燃燒產(chǎn)生的氣體，但此詩中的藍田玉并沒有燃燒，而是受太陽照射使玉升溫，受熱后的玉石又將熱傳給了其表面的空氣，使受熱空氣密度降低而形成熱對流(上升氣流)，又因光的折射，遠處觀察就像是冒煙一般。古人正是利用這一流體運動現(xiàn)象，寫出了詩句“藍田日暖玉生煙”。楊伯雍按“玉生煙” 的訊息，找見了玉。

中國有四大名玉產(chǎn)地：出產(chǎn)“藍田玉”的陜西藍田，出產(chǎn)“和田玉”的新疆和田，出產(chǎn)“獨山玉”的河南南陽，出產(chǎn)“岫玉” 的遼寧岫巖。這些名玉也應(yīng)會有類似的受日照升溫而出現(xiàn)熱對流的“生煙” 現(xiàn)象，只是李商隱在長安所作的《錦瑟》，僅引用典故寫到了唐朝京城長安(今陜西西安) 旁邊的藍田玉而己。

烽火臺(圖2) 又稱烽燧，是古代防止敵人入侵而建的重要軍事防御設(shè)施，遇有敵情，白天施煙，夜間點火，臺臺相連，傳遞消息。白天放煙叫“燧”，夜間舉火叫“烽”，以可見的煙氣和光亮向上級和各方通報訊息，可傳5 km 之外，是古代行之有效的訊息傳遞方式。施煙時，因為狼糞點起的煙垂直性好，所以一般燃狼糞，亦稱狼煙。

圖2 古代烽火臺遺址

烽火本是緊急報警信號，但歷史上也曾發(fā)生過“烽火戲諸候” 的事故。西周的周幽王為引妃子褒姒一笑，多次讓點燃烽火，戲弄了諸候。待公元前771年犬戎攻打鎬京(西周國都，今陜西西安西南灃水東岸) 時，再點燃烽火，調(diào)諸候援救。諸候已不信，未動兵，致周幽王被殺，西周遭滅。

到唐朝時，邊境一度平安無事。據(jù)唐代杜佑《通典》卷一五二記載，當時約定“每晨及夜平安，舉一火”，即用煙或火光通報“平安無事”。

盛唐詩人王維(約701-761)于737 年奉命赴邊關(guān)慰問將士時，途中看到報平安用的一柱煙，即興寫下了千古絕唱的五言律詩《使至塞上》：

單車欲問邊，屬國過居延。

征蓬出漢塞，歸燕入胡天。

大漠孤煙直，長河落日圓。

蕭關(guān)逢候騎，都護在燕然。

浩瀚的沙漠中孤煙直上，長長的河流與地平線重合，落日火紅，又大又圓，對這美景最貼切不過也就是這10 個字了：“大漠孤煙直，長河落日圓”(圖3)?！肮聼煛?就是“平安煙”，“孤” 字寫出了景物的單調(diào)，緊接一個“直” 字，又顯出其勁拔、堅毅美?！伴L河” 指橫貫沙漠的黃河。落日，原似給人感傷印象，而“圓” 字，卻又給了人親切溫暖而蒼茫的感受。

有趣的是，《紅樓夢》第四十八回“濫情人情誤思游藝，慕雅女雅集苦吟詩”中，香菱也對黛玉議論了這句詩，說“這‘直’ 字似無理，‘圓’ 字似太俗。合上書一想，倒象是見了這景的，要說再找兩個字換這兩個，竟再找不出兩個字來”。

圖3 大漠孤煙直，長河落日圓

2 煙流法是風洞實驗的重要顯示方法

在流體力學中，對于理想流體運動的歐拉方程組和黏性流體運動的納維-斯托克斯方程組，解的存在性問題至今尚未在數(shù)學上被證明。對大量的自然界、國防和工程技術(shù)中的流體力學問題，只有通過理論分析、數(shù)值計算和物理實驗相結(jié)合的方法進行研究解決。對于目前流行的大規(guī)模數(shù)值模擬，仍必須用精細設(shè)計的物理實驗來檢驗其正確性。流動顯示方法和技術(shù)，正是能達到上述要求的重要的實驗方法和技術(shù)。

煙流法是風洞實驗的重要顯示方法之一。用風洞中特制煙管或模型上放出的煙流，顯示氣體繞模型流動的圖形，是很好的觀測方法。國際上自1931年起己開始建煙風洞，在風洞外將沸點高于350°C的優(yōu)質(zhì)礦物油，用金屬絲通電加熱產(chǎn)生的煙引入風洞；也可以將鎢絲或不銹鋼絲涂油放在模型前，加熱產(chǎn)生細密的煙霧。借助光線對煙氣質(zhì)點的散射，可觀察流體質(zhì)點的運動，得到完整清晰的流動圖形。為保證煙束清晰不散，需采用大收縮比的收縮段、穩(wěn)定段，在風洞入口加裝抗湍流網(wǎng)，并釆用吸振性能好的材料制造洞壁等措施，以保證煙流為層流狀態(tài)。圖4 是在煙風洞中的汽車繞流圖形，圖5 是在煙跡顯示下尖劈旁的流動圖，圖6 是鴨式飛機模型在煙風洞中實驗的照片。

煙流法也可以用來研究渦旋的產(chǎn)生和結(jié)構(gòu)，以及邊界層的轉(zhuǎn)捩點。

圖4 煙風洞中的汽車繞流圖

圖5 煙跡顯示的尖劈旁流動圖

圖6 鴨式飛機模型在煙風洞中實驗的照片

3 煙提出了有趣的流體力學研究問題

流動顯示是了解流體運動特性，深入探索其物理機制的一種直觀、有效手段。

燃香冒出的煙為什么會向上飄呢？煙是固體顆粒，其密度比空氣密度大，為什么又看不到煙向下落？

點燃的香會使其周圍的空氣溫度升高，出現(xiàn)熱對流。于是香燃燒產(chǎn)生的固體顆粒物，就被上升的暖空氣裏夾著一起上升了。因熱空氣冷卻到環(huán)境溫度需很長的時間，所以熱空氣會一直上升。如在室內(nèi)燒香，煙會隨熱空氣上升，直到吸附到房頂上。若在室外燒香，煙在上升的同時，也會被逐漸吹散。所以很難看到煙向下落。

觀察一支香產(chǎn)生的煙在周圍靜止空氣中的上升(如圖7～圖9 所示)，可以發(fā)現(xiàn)開始時是沿光滑的直線路徑上升，到達一定的高度后，煙突然散開，形成明顯無序的時間和空間上不規(guī)則脈動的結(jié)構(gòu)。帶有煙顆粒的流動經(jīng)歷了從層流到湍流的狀態(tài)變化。

圖7～圖9 雖都是燃香時煙的流動，但出現(xiàn)的煙顯示出流線情況卻極不相同，這究竟是由哪些原因造成的，是很值得深入研究的問題。

圖7 燃香引起的煙之一

圖8 燃香引起的煙之二

圖9 燃香引起的煙之三

圖10 和圖11 是點燃一根火柴時引起的煙渦旋，圖形也很不相同。

圖10 火柴燃燒引起的兩組煙渦旋

這顯然會讓人聯(lián)想起：層流如何轉(zhuǎn)捩為湍流，渦旋的產(chǎn)生和卷吸等流體力學問題，很值得有興趣者去進一步研究。

圖11 火柴燃燒引起的煙渦旋

(本文部分圖片自網(wǎng)絡(luò)收集，來源不詳，僅供力學科普之用，特此致謝圖片的原作者)