北京最佳手足癣医院 http://m.39.net/baidianfeng/a_8604561.html作者:曹则贤(中国科学院物理研究所)
君子引而不发,跃如也。
——《孟子·尽心上》
Inthebeginning,Godsaidthatthefourdimensionaldivergenceofanantisymmetricsecondranktensorequalszeroandtherewaslight.
——MichioKaku1)
1引子
上世纪八十年代在中学、大学学物理那会儿,笔者遇到的一个特别有挫折感的问题是滑轮的受力问题。一根绳子搭在滑轮上,绳子一端挂个重物,受重力F向下,重物还受上边绳子给的一个张力T(很久以后我知道了T是tension的首字母)。这张力T可怪异了,在绳子的任一点上都有,还一对一对的方向相反。而且吧,有的书上会让计算滑轮如果有摩擦时,滑轮两端张力T1和T2(方向都画的是顺着绳子向外)之间的关系,答案是T2=T1eμθ,其中θ是绳子在滑轮上的缠绕角度。2)我就纳闷了,这绳子上的张力是个咋回事呢,它咋一对一对的方向相反跟歪曲版的牛顿第三定律描述的情形似的?人家重力就不这样!这纳闷儿,因为我在我能有的书里找不到,又因为怕显得自己蠢也不敢问老师,就一直憋在我心里。张力,唉,张力。
初等物理里面有很多令人困惑处。先说压力,不,压强,吧。用手按压一个有些刚性的表面,比如木桌面,能看到按压的效果,手也会有费力、不能随心所欲的感觉。压力,或者压强,pressure(德语Druck,法语pression),就是来自动词press(drücken,presser)的抽象名词,英法语的词源都是拉丁语的premere,topress。压强的量纲是单位体积的能量,这在热力学主方程dU=TdS-pdV+…中明显可见,或单位面积上的受力。压强的国际单位为Pascal(汉译帕斯卡),符号为Pa,源自研究大气压的法国哲学家BlaisePascal。标准大气压就是Pa。物理上的压力不是力,但我们日常生活中会把压力、压强混着说,西语科学文献也有这种混淆,不足为奇。但今天,尤其是明白了物理学无须力的概念之后,压力、压强应该不会再带给我们困扰了。
初等物理课本里常会有这样的描述,对桌面施加一个压力F(确实指的是力),受力面积为S,则压强为F/S,好麻利、好简单的物理,当年我也以为我学得会。我们会看到,事情比这个要复杂。面积是个有方向的量,力也是有方向的量,那除法F/S得到的压强有什么样的性质呢?没有方向?你用手按压一个光滑的刚性球,或者按压一块豆腐,估计会注意到一些让你深思的现象,下面我们会详细讨论。若是两手紧握一个物体,那是