許秀華

滁州西澗

〔唐〕韋應(yīng)物

獨(dú)憐幽草澗邊生，上有黃鸝深樹鳴。

春潮帶雨晚來急，野渡無人舟自橫。

在中國古代，知識(shí)分子的心中大都有經(jīng)世致用的夢(mèng)想，可惜他們中的很多人最終都要面對(duì)懷才不遇的困境。

唐代詩人韋應(yīng)物在做滁州刺史的時(shí)候，便是滿懷失望和寂寞。閑時(shí)，他到西澗游玩。澗邊幽谷里自生自滅的小草，讓他更深刻地感到仕途的失意與落寞。唯有偶爾飛來的黃鸝在樹叢深處婉轉(zhuǎn)啼鳴，但那也是黃鸝之間的對(duì)話，與自己無關(guān)。

不知不覺中，太陽落山了，天空中噼里啪啦地下起了急雨。雨水從四處流聚，山澗中泛起了一股春潮。來時(shí)，韋應(yīng)物的船停在荒野中的渡口，此刻著急回家的他卻發(fā)現(xiàn)船夫似乎也去避雨了，一時(shí)找不到人，只剩那艘小船孤零零地橫在水流中間。

盡管心情不好，細(xì)心的韋應(yīng)物仍舊發(fā)現(xiàn)了一個(gè)物理現(xiàn)象：野渡無人舟自橫。為什么小船不是平行河岸順著?？浚且怪焙影锻？磕?？

伯努利原理的作用

炎熱的夏天，人們最喜歡把南北兩面的窗戶都打開，享受穿堂風(fēng)的涼爽。即使室外酷熱難當(dāng)，穿堂風(fēng)也依然有裹挾一切的氣勢(shì)。在城市的鋼筋水泥中，我們走在兩幢高樓之間，也會(huì)經(jīng)常感到一陣陣不知因何而起的強(qiáng)風(fēng)，即峽谷風(fēng)（又稱高樓風(fēng)）。這些都是伯努利原理在起作用。

穿堂風(fēng)和峽谷風(fēng)是如何形成的呢？

同樣的一股氣流，在穿過一條較細(xì)的管道時(shí)，流速會(huì)加快;在通過較粗管道時(shí)，流速會(huì)變慢。當(dāng)氣體流速變快的時(shí)候，對(duì)管道側(cè)壁的壓力減小;當(dāng)氣體流速變慢的時(shí)候，對(duì)管道側(cè)壁的壓力增大。這就是伯努利原理。伯努利原理適用于流體，包括氣體和液體。

因此，穿堂風(fēng)和峽谷風(fēng)會(huì)不由自主地“加快了自己的腳步”，都是因?yàn)椴淼淖饔谩?/p>

詩中的小船為什么會(huì)橫在河道中呢？這也是因?yàn)椴怼?/p>

假設(shè)小船一開始平行河岸?？?，那么，小船將水流分割成兩個(gè)部分：河岸和船之間的水流以及船和對(duì)岸之間的水流。根據(jù)伯努利原理，河岸和船之間的水流由于河道變窄，會(huì)加速流淌。因此，這部分水流對(duì)小船靠近河岸一側(cè)的壓力會(huì)減小。而小船和對(duì)岸之間的河道寬度雖然也變小了，但是相對(duì)來說，變化不大，因此這部分流速雖然也會(huì)加快，顯然仍比小船內(nèi)側(cè)的水流速度慢，對(duì)小船的側(cè)向壓力不大。兩邊的壓力差會(huì)迫使小船很難繼續(xù)保持與河岸平行，而會(huì)與河岸偏轉(zhuǎn)一定的角度。

橫的角度

為什么最后這個(gè)偏轉(zhuǎn)角度會(huì)成為舟自橫的直角？

當(dāng)小船與河岸偏轉(zhuǎn)一定角度后，會(huì)停止在這個(gè)角度，還是繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，直至角度成為直角呢？這個(gè)問題可以替換成：小船和河岸之間的角度多大時(shí)，小船處于平衡狀態(tài)，不再繼續(xù)隨水流偏轉(zhuǎn)？

按照牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，當(dāng)一個(gè)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，它受到的外力所構(gòu)成的合力要為零。

那怎么判斷小船的受力情況呢？可以把小船看作一根略粗的杠桿，研究船頭與船尾的受力情況。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小船與河岸之間沒有達(dá)到垂直時(shí)，船頭與船尾的力矩總是達(dá)不到平衡。而只有小船與河流垂直時(shí)，小船所受的合力矩才為零，才能保持穩(wěn)定。

科學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步顯示，當(dāng)小船橫過來后，如果用力將它偏離垂直，小船仍會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)平衡。這說明橫過來的狀態(tài)不僅是小船的平衡態(tài)，更是平衡態(tài)中的穩(wěn)定態(tài)。

這句話是什么意思呢？鉛筆豎直地立在桌子上和橫躺著放在桌子上，都是力學(xué)上的平衡狀態(tài)。但是，一陣輕風(fēng)吹過后，立著的鉛筆就會(huì)倒，橫躺著的鉛筆則可能紋絲不動(dòng)。橫躺著的鉛筆就是平衡態(tài)中的穩(wěn)定態(tài)。

而韋應(yīng)物眼中橫著的小船，不僅滿足了伯努利原理，也滿足了穩(wěn)定的平衡態(tài)，所以它就在疾風(fēng)驟雨中靜靜地橫在河面上等待著大詩人的細(xì)心發(fā)現(xiàn)。