江水奔腾的背后

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   说到杜甫,相信同学们已经诵读过不少他写的诗篇。杜甫在我国古典诗歌中的影响非常深远,被后人称为“诗圣”,他的诗也被称为“诗史”。作为杜甫诗作中的精品,这首《登高》也常被推举为七言律诗中的上乘之作,被称为“七律之冠”。
   登高
   [唐]杜甫
   风急天高猿啸哀,渚清沙白鸟飞回。
   无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来。
   万里悲秋常作客,百年多病独登台。
   艰难苦恨繁霜鬓,潦倒新停浊酒杯。
   隐形的办量
   在萧瑟的秋风中,猿的叫声显得十分凄厉。水清沙白的河洲上,鸥鹭在飞舞盘旋。杜甫笔下的秋天有点孤独与凄凉。看,山坡上落叶飘零,远处无边无际的长江汹涌澎湃,滚滚而来。
   在读到“无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来”这两句诗时,同学们有没有想过:为何秋天的落叶最后总要落到地面上?为何江水要往低处流?其实,这是因为地球对树叶、水存在万有引力。地球质量大,树叶和水的质量小,质量大的物体难以撼动,质量小的只好屈身投靠。
   长江水在地表上奔腾流淌,地球和江水之间的万有引力好理解。可是,挂在树上的叶片和地面不接触,地球的万有引力是怎样隔空取物,让树叶落到地面上的呢?
   原来,万有引力通过引力场,让两个没有实际接触、不挨着的物体之间产生了引力。在宇宙中,星体之间相距遥远,却能通过万有引力相互作用,借助的就是引力场。
   产生万有引力的前提是物体有质量。质量,是讨论万有引时非常重要的一个因素。物质的质量是由物质里的原子种类和数量决定的。而不同的原子,原子核里面的质子数和中子数决定了物质的质量。
   为什么质量会激发引办场,产生伍有引力呢?对于这个问题,不仅爱因斯坦没有找到答案,现在的科学家们同样没有找到确切的答案。
   当然,杜甫显然不是为找不到这个答案而悲伤。因为万有引力在17世纪才由英国科学家牛顿首次发现并提出。大诗人杜甫要比牛顿大931岁,安史之乱结束4年后的公元767年,年届55岁的杜甫亲历大唐由盛转衰,个人生活也陷入困顿之中。一天,他独自瞪上夔州白帝城外的高台远眺。萧瑟的秋江景色引发了他身世飘零的感慨,渗入了他老病孤愁的悲。于是,他借影抒情,在诗中写道:“时世艰难,生活困苦,两长满了发;老多病,无奈志不得伸。本想借酒浇愁,却发现自己连酒都喝不下去了。
   未解之谜
   归正传,除了引力场,物理学中还有电场和磁场。
   何为磁场呢?原子里的质子带正电,电子带负电。原子核和电子都在不断地运动,会在周围产生磁场。磁铁之所以有磁性,就是因为原子内的电子自旋方向整齐划一,才对外表现为磁性。一般的物体内,各种不同方向的小磁场互相抵消,所以没有磁性。
   其实,电荷周围还会产生电场,电场只对带电的物体有作用力。电场里,物体的质量不重要,物体带的电荷数才是最重要的。引力场只关心物体有无质量,电场只关心物体有无电荷。就像牛顿总结出了万有引力定律及其公式一样,法国科学家库仑在18世纪研究了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力后,也总结出了库仑定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律,它使电学的研究从定性进入定阶段,是电学史上一块重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。
   在数学表达,上,万有引力定律和库仑定律非常相似。只不过把公式里的物体质量换成了物体携带的电荷。引力場中,两个物质之间万有引力的大小与两个物体质量的乘积成正比;电场中,两个电荷之间的作用力与电量乘积成正比。而这两种作,用力都与两者的距离平方成反比。
   为什么会这样呢?科学家们也在探寻其中的原因。同学们,也许等你们长大后,就会发现其中的奥秘。
   (责任编辑:陆艳)
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