王明志
誰都見過夜空滑過的流星,拖著明亮的光,瞬間消失在茫茫黑暗之中。這光,不同于月光星光燈光,是隕石和空氣摩擦生熱燃燒發(fā)出的摩擦之光。摩擦產(chǎn)生巨大能量,足以把鋼鐵般堅硬的隕石,瞬間變成塵埃,隨著流光消逝,散落長空……
誰都聽過天空的雷霆,那是烏云摩擦產(chǎn)生電能的放電效應,雷霆順著閃電,點燃了樹木森林,送來了“天火”,給人類送來了各種燒熟了的美味事物。從而,人類知道了火的好處,學會了保護火種,學會了摩擦取火,鉆木取火和用燧石擊火。恩格斯曾高度贊揚了摩擦取火和吃火烤熟的肉食,對人腦髓的發(fā)達和人類的進化所產(chǎn)生的“具有非常重大意義”的影響。
摩擦取火是人手與腦擦出的火花,是打開人類智慧之窗,照亮人類心靈的神靈之火,是永遠值得人類慶賀的偉大事情。
人對摩擦的應用,隨著摩擦之火的光大,逐漸向深入發(fā)展?!对娊?jīng)·邶風·泉水》中有“載脂載宣,還車言邁”的詩句,西晉張華所著《博物志》,書中提到酒泉有石油,用于“膏車及水碓甚佳?!闭f明那時人類已懂得用油脂潤滑車軸,以減少摩擦的阻力,提高運輸?shù)男省?/p>
隨著生產(chǎn)力發(fā)展,對摩擦的認識和控制水平,也在不斷提高,控制摩擦,有效利用摩擦,就成為決定生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量水平的重要標志,成為衡量生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要尺度??刂屏四Σ?,汽車可以在高速路上奔馳,輪船可以在海上前行,飛機可以在空氣中飛翔,人類生產(chǎn)生活就可以有序進行。如果沒有對摩擦的控制和科學利用,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)寸步難行,螺絲擰不住,機器傳不動,棉線織不成布,音體活動難進行,甚至連洗臉梳頭刷牙,穿衣吃飯呼吸,都不可能發(fā)生。沒有摩擦和對摩擦的控制,人類就無法生存、生活,科學技術生產(chǎn)力水平也不可能得到應有的發(fā)展。
可見,摩擦是一門極大的學問。是生產(chǎn)力提高,科技進步發(fā)展的必經(jīng)之路。如果說摩擦是一種自然的力量,摩擦學則是科學把握自然知識的力量。摩擦學的創(chuàng)立,是社會生產(chǎn)力發(fā)展對知識需求達到一定程度的必然結果,也是與那位“中世紀最早醒來的人”應運而生的結果。
那個人,就是列奧納多·達·芬奇。一個被稱之為“大自然再也不能造就另一個這樣的人物了”的曠世奇才。在480多年前,是他,創(chuàng)作了油畫《蒙娜麗莎》《最后的晚餐》,使之成為世界級的不朽畫家;是他,把摩擦引入理論的軌道,從而奠定了摩擦學的科學基礎;是他,在自然科學領域如數(shù)學、力學、光學、解剖學、植物學、動物學、人體生物學、天文學、地質學、氣象學、水利工程學、機械設計等學科締造方面,都有著同樣偉大的建樹;還是他,還是著名的音樂家、雕刻家和文學家,在那個產(chǎn)生巨匠的時代里,達·芬奇是其中最有影響的一位。
爾后,摩擦學便得到廣泛應用,成為減少摩擦,降低損耗,提高效率的重要課題。在生產(chǎn)生活中,人所使用的任何商品,都是在摩擦中生產(chǎn)的,也是在摩擦中磨損消耗的。摩擦與磨損同時并存,摩擦能創(chuàng)造人們需求的各種用品,摩擦也能使產(chǎn)品由新變舊、由好變壞,最終報廢。在生產(chǎn)和使用中,如何降低摩擦帶來的損耗,延長生產(chǎn)工具、生活用品的使用時間,就成為摩擦學必須面對的重要課題??梢姡M最大程度地減少生產(chǎn)中摩擦的損耗,提高產(chǎn)品使用中抗摩擦的質量,就成為提高生產(chǎn)力水平的一個極為重要的內(nèi)容。
隨著摩擦學的發(fā)展,摩擦磨損與潤滑效能間的相互關系更加清晰,摩擦學已成為大學工科學習的必備課程,摩擦學受到了高度的重視。早在20世紀60年代,英國科教部門就組織了摩擦科研與教育、需求和運用情況的調查。結果表明,只要在生產(chǎn)中充分運用摩擦學的原理與知識,就能改進摩擦損耗過大的問題,提高生產(chǎn)效率約占國民生產(chǎn)總值的1%左右。根據(jù)這項報告,政府把這門關于摩擦、磨損、潤滑、節(jié)約、效能的科學技術,廣泛地應用到自己的研究、推廣和生產(chǎn)中去,并引起了世界性的廣泛重視。
據(jù)世界一般統(tǒng)計認為,生產(chǎn)中的一次能源,大約有1/3是在摩擦中消耗掉的,生產(chǎn)工具約有70%的損耗,是在自身的摩擦中磨損掉的。目前,我國GDP總值約占世界的4%,卻消耗了占世界30%~40%的鋼,50%的水泥,中國同量GDP的能源消耗是美國的2倍,歐洲的3倍,日本的4倍。要趕上或接近國際先進水平,我們不僅要推動生產(chǎn)力的發(fā)展,還必須重視摩擦學的應用,在人們還不太重視的領域,降低摩擦的損耗,才能為推進生產(chǎn)力的發(fā)展,開辟出新的通道。
我國對摩擦學應用的研究,也非常重視。中國國家工程院、國家自然科學基金委員會,早在2004年,在北京主持召開的“摩擦學科學與工程前沿研討會”,中國工程院和中國科學院院士有14位院士參加了會議。會議以“高新技術發(fā)展中對摩擦學挑戰(zhàn)”為主題,圍繞“摩擦學與高新技術、裝備制造、節(jié)能、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”,如何在解決國家重大工程和裝備中發(fā)揮作用等問題,著重進行了探討與規(guī)劃。為摩擦學在我國的推進,起到了重大的促進作用。
摩擦無處不在,摩擦學的應用也就無處不在。如今摩擦學在機械制造領域、航天航海、鐵路交通、生命科學、尖端武器等領域,在仿生和微納米技術的研究和應用等方面,都取得了重大突破。如,研究海豚皮膚摩擦,以改進艦艇船體的設計;研究人造心臟瓣膜的摩擦問題,可以大大延長人的生命;研究體育運動的摩擦規(guī)律,可以提高運動成績。研究表明,塑膠跑道(即聚氨酯)應用增加的摩擦系數(shù),能使運動員比在普通跑道上快0.2~1.03秒。仿鯊魚皮泳衣,可以使游泳運動員減輕水的摩擦阻力,提高0.15秒距離,做勻速運動百米可差約30厘米,在運動水平相差無幾的情況下,足以能區(qū)分出冠軍、亞軍。2000年,悉尼奧運會澳大利亞運動員穿上仿鯊魚皮泳衣,一舉摘得三枚金牌;2008年,北京奧運會上,美國運動員菲爾普斯的鯊魚皮泳衣,又奪得八枚金牌,創(chuàng)造了世界奇跡。美好的音樂旋律,是對摩擦控制利用的結果,任何音樂大師都是對摩擦控制的高手。摩擦學還關系著地殼移動、火山、地震和海嘯等??梢哉f,摩擦學的研究應用,是一個涉及國計民生的所有問題,關系國家科技進步、生產(chǎn)力發(fā)展等一切領域的永恒不變的課題。
有理由深信,憑中華民族的聰明智慧,憑一代代有理想、有抱負、人才輩出的青少年的拼搏努力,我們有能力有信心把各種摩擦的損耗減到最低程度,使能源和材料的消耗降低到最低限度,把“made in china”的產(chǎn)品造得最好,讓中國制造的高速列車更加輕快高速地向前迅跑!
(作者系學子雜志社社長)