談自然科學中的平衡

恩格斯曾說，平衡是和運動分不開的。也就是說，平衡是自然界中普遍存在的現(xiàn)象，動中有靜，靜中有動。平衡是動態(tài)的、相對的。對于平衡，歌德也曾概括說，大自然具有靈敏的平衡性，它在規(guī)定的限度內(nèi)不停地擺動，這樣就產(chǎn)生了時空向我們展示的種種現(xiàn)象。

一、平衡是自然科學中普遍存在的一種現(xiàn)象

在無機化學教材中，從“溶解與結(jié)晶”、“化學反應平衡”、“電解質(zhì)的電離平衡”、“沉淀與溶解平衡”到“氧化還原反應平衡”，平衡理論貫穿了無機化學理論的大部分內(nèi)容。在物理學中，雖然沒有專門設(shè)章節(jié)討論平衡，但也同樣能找到平衡的蹤跡。例如，簡諧振動中最簡單的例子是彈簧的振動，手拉一下彈簧，它就會在平衡位置的上下相同距離范圍內(nèi)振動。從中可以看出，雖然是不同的學科，但平衡原理卻如出一轍。

物理學中的楞次定律顯示：“感生電流的磁場總是要阻礙磁通量的變化。”當把一個磁鐵移近線圈時，穿過線圈的磁通量增加。這時，感生電流的磁場方向與磁鐵方向相反，以抵消磁通量的增加。這類似于化學中的勒夏特里原理，即處在一個平衡狀態(tài)下的反應，增加反應物的濃度，平衡就向能降低溫度的吸熱方向移動；增加壓力，對于氣體反應，平衡就向能減小壓力的氣體分子數(shù)減小的方向移動。

生態(tài)系統(tǒng)中，各物種和種群在一定的條件下、一定時期內(nèi)也保持著相對穩(wěn)定的狀態(tài)，即動態(tài)平衡狀態(tài)，其中的能量流和物質(zhì)循環(huán)也總是平穩(wěn)地進行著。生態(tài)系統(tǒng)的外貌、結(jié)構(gòu)和動植物組成都保持著相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當生態(tài)系統(tǒng)中某一部分出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)將其消除。對于污染物的侵犯，在一定范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)也有很強的自凈能力。例如，一個水塘被輕度污染，其自身就會通過微生物的降解和物理的沉降將污染消除。

二、平衡移動是一定條件下的動態(tài)平衡

矛盾的對立統(tǒng)一，是在一定制約基礎(chǔ)上的對立統(tǒng)一。一個平衡系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力是有一定限度的，外界的影響超過這個限度，平衡就會遭到破壞。化學中，緩沖溶液的平衡移動也有一定的PH值范圍。人體的血液就是一種緩沖溶液，其pH值大約是7.4，稍有偏離就會生病；當pH值超出7～7.8這個范圍時，人就會死亡。再如，彈簧的振動，如果無限制地拉長，彈簧會變成一根鐵絲，就不再有彈簧的振動，也就不會再有彈簧的振動平衡。當然，自然界的生態(tài)平衡也有一定的局限性。例如，筆者在上文中提到的輕度污染水塘，如果一旦排放的污染物超過微生物的降解能力，水就會變臭，魚蝦也不能存活。又如，澳大利亞有其獨具特色的本土生態(tài)環(huán)境，但自從英國人在20世紀40年代引入歐洲野兔后，由于缺乏天敵，結(jié)果原有的生態(tài)平衡被打破，兔子泛濫成災，使草原植被受到嚴重破壞。

太陽輻射的紫外線如果直接達到地球表面，就會破壞生物體中的蛋白質(zhì)和基因物質(zhì)，造成細胞的變異和死亡。然而，大自然的鬼斧神工卻改變了這一過程，大氣中存在的臭氧層能將大部分太陽紫外線輻射吸收。這是由于臭氧和氧氣之間存在的平衡，使大氣中形成了較為穩(wěn)定的大氣層。近年來，氟氯烷烴在工業(yè)生產(chǎn)中的使用越來越多，主要用于冷凍設(shè)備的制冷劑，醫(yī)用、美發(fā)、空氣清新的氣霧劑以及煙草工業(yè)的煙絲膨脹劑。氟氯烷烴在高空中會釋放出氟原子和氯原子，它們遇到臭氧分子后，會成為臭氧分解為氧氣的催化劑，奪走臭氧中的氧原子，使平衡受到破壞。因此，筆者認為，必須不容緩地采取有效行動，切實保護好人類賴以生存的臭氧層。

森林是大自然的總調(diào)度室，是人類的寶貴財富。它能夠調(diào)節(jié)氣候，美化環(huán)境，維護生態(tài)的平衡。因此，用綠色裝點祖國的山河，筑起一道綠色長城，當代人責無旁貸。

大自然造就了人類，也展示了奇妙的平衡系統(tǒng)。“大平衡”理論從另一個角度對“平衡”進行了精辟的論述：平衡是宇宙之本體，存在之緣由，萬物之規(guī)律，事物之起點、過程、終點、順序、狀態(tài)。總之，平衡是能量與信息有機結(jié)合的整體存在。沒有平衡就沒有世界。“大平衡”理論也是幾千年來中國傳統(tǒng)文化的積淀，是中國古代中庸思想在自然科學中的折射，自然科學中的平衡原理只是“大平衡”理論的一個縮影。在教學過程中，教師要不斷總結(jié)，讓學生不僅學到知識，而且樹立科學的世界觀，去發(fā)掘客觀世界中隱含的平衡美。

（作者單位：河南省焦作市技師學院）