跟著古詩學物理

周曉秋

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

然而神話傳說中的飛天之旅，在經典物理中，除按力的作用和能量傳遞或轉換規律的航天途徑外，將無法完成飛天夢想。可科學家根據現代量子理論，暢想通過一種稱為生命掃描儀和打印機的設備，借助量子糾纏方法，眨眼間就可實現生命體跨越遙遠星際的航行。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，中國古典詩詞中不僅寄寓了詩人的理想和抱負，也包含了詩人觀察自然的心得體會，其中更是隱藏著眾多的物理知識。

茫茫宇宙誰主張，經典量子不相讓——詩文中流露的力學現象

綠水青山枉自多，

華佗無奈小蟲何！

千村薜荔人遺矢，

萬戶蕭疏鬼唱歌。

坐地日行八萬里，

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開國領袖、詩人毛澤東所作的七言律詩《送瘟神》（上闋）。

該闕敘述了血吸蟲病兩千多年來肆虐中華大地，人民深受血吸蟲“瘟神”戕害卻又無助的悲慘情狀。詩人以東漢名醫華佗對血吸蟲病無計可施為例，既說明了此病的兇險，又點明了該病由來已久。繼而以“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”形容時光流逝。

何為“坐地日行八萬里”？

地表上幾乎所有物體（兩極點除外）每天都隨地球繞地軸以相同速度作勻速圓周運動。24小時一圈，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：

C = 2πR ≈ 4萬千米 = 8萬里（里——中國市制長度單位）。

故有“坐地日行八萬里”之說。

原來詩人借地球快速自轉描寫時間飛逝，以及往昔只能仰望蒼穹、看斗轉星移來表示人們對血吸蟲病的無奈。

為何人與地球以1667千米/時的高速做勻速圓周運動，但人們卻毫無覺察？

這是因為物理學上判斷物體是否運動，主要通過觀察其與參照物間是否存在相對位置改變。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位置變化。因此人們就感覺不到自己和山川都在高速運動。

至此有人還會疑惑，甩動的流星錘，其圓周運動的速度遠不及人類隨地表自轉速度大，為何甩錘人一松手，流星錘就會被拋向遠方，而人類等地表上的物體卻不會被拋出地球呢？

甩流星錘做勻速圓周運動時，甩錘人手中拉著的繩子給流星錘一個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動的軌跡。只要甩錘人不松手，流星錘做勻速圓周運動的狀態就不會改變。

地表所有物體如同正在甩動的流星錘，而充當拉繩作用的是人們看不見的“萬有引力”。當然地球不會像甩錘人那樣，因累而“松開”吸引物體的“萬有引力”，因此地表所有做高速勻速圓周運動的物體，都無法逃脫指向地心的萬有引力束縛而離開地球。

很多詩歌中都能看到萬有引力的身影。不論是唐朝詩人劉禹錫在《雜曲歌辭·浪淘沙》詩中所述“八月濤聲吼地來，頭高數丈觸山回。須臾卻入海門去，卷起沙堆似雪堆”中震天撼地的錢塘江潮，還是同時代詩人張若虛在《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，這兩首詩中所述海潮的形成，都源于月球和太陽處于地球不同位置時對地球萬有引力作用的結果，因而引發地表海水有規律地潮漲潮落。潮水漲落中，人們還真切地感受到了潮汐能的存在和

力量。

再如清代文學家曹雪芹小說《紅樓夢》中《葬花吟》里的“花謝花飛花滿天，紅消香斷有誰憐？游絲軟系飄春榭，落絮輕沾撲繡簾”。鮮艷多彩的美麗花朵，當其芬芳散盡、華彩不存，走到生命盡頭時，在萬有引力導致的重力作用下，縷縷情絲再留不住殘余的“花軀”，便只能隨風飄零，最終朵朵落花歸泥土，殘軀沒香丘。

外在輝煌內因掌，微觀世界歌聲朗——詩文中流露的熱學現象

墻角數枝梅，

凌寒獨自開。

遙知不是雪，

為有暗香來。

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

雪花飛舞的冬天，遠遠地如何識別雪花與梅花？詩人以“遙知不是雪，為有暗香來”，提出以誰能暗送芳香為標準進行區分，由此告誡人們識人斷事，不能被表象迷惑，要深入內部看本質。

那梅花“暗香”從何來？一是梅花花朵會分泌芳香物質，芳香物質的分子時時都在空氣中做著無規則分子熱運動；二是攜帶梅花花粉細小的微粒，當其離開梅花花朵，進入其花枝周圍的空氣中，這些細小花粉也在空氣中做著無規則的布朗運動。

正是梅花芳香物質的分子熱運動和梅花花粉飄散后的布朗運動，使芳香分子溢滿花枝周圍或更遠區域。從而使人在較遠的地方就能嗅到梅花的香氣，進而識別出附近綻放的梅花。

琴瑟鳴和音跌宕，殿宇宏闊回聲朗——詩文中流露的聲學現象

朝辭白帝彩云間，

千里江陵一日還。

兩岸猿聲啼不住，

輕舟已過萬重山。

這是中國詩仙李白的七言絕句《早發白帝城》。

該詩展現了詩人在流放途中獲皇帝赦免后，從白帝城返回江陵時的情景。詩人帶著歸心似箭的愉快心情，乘船從長江順流而下。沿途欣賞三峽兩岸的迤邐風光，耳畔不時聽見兩岸密林傳出長嘯的猿聲，以及經峽谷陡崖反射的猿嘯回音，船只風馳電掣般駛過千山萬水。

該詩為讀者描繪了一幅空谷回音、余音裊裊的場景。那何為回音呢？

聲音是一種機械波。物體振動時便會由聲源向四周由近及遠地引起空氣分子振動，四下傳播而形成聲波。若聲波傳播路徑上遇到障礙物，就會發生反射，人們在一些區域便可聽到反射回來的聲音——回音。由于三峽兩岸陡峻的山崖，使聲源發出的聲音，能夠在陡崖之間多次反射，以至于在很遠的地方也能聽見。

慣于夸張的詩仙李白，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法實現的，但卻足見詩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”。

玉壺旋轉影相傍，萬紫千紅花怒放——詩文中流露的光學現象

江南好，風景舊曾諳。

日出江花紅勝火，

春來江水綠如藍。

能不憶江南？

這是唐代詩人白居易寫的詞《憶江南·江南好》。

詩人以江岸花兒在日出時火焰般的明亮鮮艷、春天時平靜碧綠的江水，為人們呈現了充滿勃勃生機的江南春之景色。

按說江岸植物的顏色應五彩繽紛，為何詩人所見日出時的花朵卻都紅如火焰呢？

眾所周知，陽光由七色光組成，當其早晚照射地球時，其光線以斜射角度進入大氣層，頻率不同的七色光通過大氣層時會發生不同程度的折射現象。

在折射現象中，頻率較高的綠、青、藍、紫光幾種色光偏折顯著并依次增強；而頻率較低的黃、橙、紅三種色光偏折相對較小且漸次減弱，能更多地穿過大氣層到達地面，使人們看到整個天空呈現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，經物體反射后到人眼里的也多為紅光，故而出現詩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，江湖水平緩，有利于綠藻生長。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“綠得如同藍草”浸染過的春江水。