生活語言中的物理知識

在日常生活中，我們經常會說到一些民諺、俗語及一些成語，這些生活語言中含有豐富的物

理知識，我們平時如果能注意分析，了解這些語言，就可以在生活中深化知識，活化知識，

這對我們學習物理知識，應用物理知識是有很大的幫助。下面列舉一些事例。

一、聲學方面

1、曲高和寡：頻率越大，所發聲音的音調超高，當然能跟著唱的人就越少。

2、長嘯一聲，山鳴谷應：這是聲音在山谷之間發生多次反射，形成洪亮的回聲。

3、弦外之音：這是指人的聽覺頻率范圍之外的（如超聲、次聲）確實存在且我們是聽不到的

聲音。

4、聽其聲而知其人：這是因為每一個人所發出的聲音的音色不同。

5、但聞其聲、不見其人：這是因為聲音在傳播的過程中，當障礙物的尺寸小于波長時，可

以發生明顯的衍射，而光在同一物質中是直線傳播的。

二、熱學方面

1、真金不怕火煉：金的熔點為1064℃而火焰的溫度一般為800℃左右，所以金子不會被熔

化。

2、與其揚湯止沸不如釜底抽薪：液體沸騰的充要條件是溫度達到沸點和能繼續吸收熱量。

揚起的湯向空氣中散熱而溫度下降，但水回到鍋內吸收熱后馬上又沸騰了，它沒有斷開熱源,

而抽薪過后能從根本上制止液體的沸騰。

3、開水不響，響水不開：液體沸騰之前，由于對流，水內氣泡一邊上升，一邊振動，大部

分氣泡在水內壓力下就破裂，聲音較大，而沸騰時，水溫上下相等，氣泡升到液面時才破裂,

聲音較小。

4、下雪不冷化雪冷：因為空氣中水蒸氣凝華成雪時放出熱量，而雪熔化時要吸收熱量，因

而空氣的溫度就會隨之發生變化。

5、瑞雪兆豐年：因為雪是熱的不良導體，當它覆蓋在農作物上時，可以很好地防止熱傳導

和空氣對流，因此能起到保溫的作用。

三、光學方面

1、水中撈月一場空（摘不著的是鏡中月，撈不著的是水中花）：因為平靜的水面相當于平面

鏡，平面鏡所成的像是虛像，所以當然是徒勞。

2、豬不戒照鏡子--里外不是人：根據平面鏡成像的規律，物與像等大對稱，像與物一模一

樣，仍像豬當然也就里外不是人了。

3、海市蜃樓：射向遠處地面的太陽光，被反射到空中時，由于空氣密度不均勻而發生折射,

看到的是遠處的景物所成的虛像。

4、洞中方一日，世上已千年：根據愛因斯坦的相對論，在接近光速的宇宙中航行，時間的

流逝會比地球上慢得多，在這個“洞中”生活一天，地球上已度過了幾年，幾十年，甚至是

上千年。

5、坐井觀天，所見甚少：這是光在同一種物質中是沿直線傳播的原因。

四、運動和力學方面

1、四兩壓千斤：根據杠桿原理，如果動力臂是阻力臂的幾分之一，則動力是阻力的幾倍，

如果秤坨的力臂很長，那么“四兩”壓千斤是完全可能的，難怪阿基米德會有撬動地球的

豪言壯語。

2、如坐針氈，快刀斬亂麻：刀刃越薄，受壓的面積越小，要實現同樣的效果---快刀斬亂

麻，當然就省力了，“磨刀不誤砍柴工”也是這個道理。

3、墻內開花墻外香：這是分子在作永不停息的無規則運動的結果。

4、坐地日行八萬里：因為地球的半徑為6370千米，地球每轉一圈，其表面上的物體“走”

了約為40003千米，約為八萬里，這是毛澤東吟出的詩詞，它科學地揭示了運動與靜止的關

系一一運動是絕對的，靜止總是相對參照物而言的。

總之，物理來源于生活，同學們在平時的學習和交談的過程中，只要善于觀察，勤于思考，

定能對學習有事半功倍的效果。

民諺俗語中的物理知識

在日常生活中，我們經常會接觸到一些民諺、俗語，這些民諺、俗語蘊含著豐富的物理知識,

我們平時如果注意分析、了解一些民諺、俗語，就可以在實際生活中深化知識，活化知識，

這對培養我們分析問題、解決問題的能力是大有幫助的。下面列舉幾例：

1、小小稱坨壓千斤一一根據杠桿平衡原理，如果動力臂是阻力臂的幾分之一，則動力就是

阻力的幾倍。如果稱犯的力臂很大，那么“一兩撥千斤”是完全可能的。

2、破鏡不能重圓一一當分子間的距離較大時（大于幾百埃），分子間的引力很小，幾乎為零,

所以破鏡很難重圓。

3、摘不著的是鏡中月撈不著的是水中花一一平面鏡成的像為虛像。

4、人心齊，泰山移一一如果各個分力的方向一致，則合力的大小等于各個分力的大小之和。

5、麻繩提豆腐一一提不起來一一在壓力一定時，如果受力面積小，則壓強就大。

6、真金不怕火來煉，真理不怕爭辯一一從金的熔點來看，雖不是最高的，但也有1068℃,

而一般火焰的溫度為800℃左右，由于火焰的溫度小于金的熔點，所以金不能熔化。

7、月暈而風，礎潤而雨一一大風來臨時，高空中氣溫迅速下降，水蒸氣凝結成小水滴，這

些小水滴相當于許多三棱鏡，月光通過這些“三棱鏡”發生色散，形成彩色的月暈，故有

“月暈而風”之說。礎潤即地面反潮，大雨來臨之前，空氣濕度較大，地面溫度較低，靠近

地面的水汽遇冷凝聚為小水珠，另外，地面含有的鹽分容易吸附潮濕的水汽，故地面反潮預

示大雨將至。

8、長嘯一聲，山鳴谷應——人在崇山峻嶺中長嘯一聲，聲音通過多次反射，可以形成洪亮

的回音，經久不息，似乎山在狂呼，谷在回音。

9、但聞其聲，不見其人一一波在傳播的過程中，當障礙物的尺寸小于波長時，可以發生明

顯的衍射。一般圍墻的高度為幾米，聲波的波長比圍墻的高度要大，所以，它能繞地高墻，

使墻外的人聽到;而光波的波長較短（10-6米左右），遠小于高墻尺寸，所以人身上發出的光

線不能衍射到墻外，墻外的人就無法看到墻內人。

10、開水不響，響水不開一一水沸騰之前，由于對流，水內氣泡一邊上升，一邊上下振動，

大部分氣泡在水內壓力下破裂，其破裂聲和振動聲又與容器產生共鳴，所以聲音很大。水沸

騰后，上下等溫，氣泡體積增大，在浮力作用下一直升到水面才破裂開來，因而響聲比較小。

11、豬八戒照鏡子一一里外不是人——根據平面鏡成像的規律，平面鏡所成的像大小相等，

物像對稱，因此豬八戒看到的像和自己“一模一樣”，仍然是個豬像，自然就“里外不是人

了”。

12、水火不相容一一物質燃燒，必須達到著火點，由于水的比熱大，水與火接觸可大量吸收

熱量，至使著火物溫度降低;同時汽化后的水蒸氣包圍在燃燒的物體外面，使得物體不可能

和空氣接觸，而沒有了空氣，燃燒就不能進行。

13、洞中方一日，世上己千年——根據愛因斯坦的相對論，在接近光速的宇宙飛船中航行，

時間的流逝會比地球上慢得多，在這個“洞中”生活幾天，則地球上已渡過了幾年，幾十年,

甚至幾百年，幾千年。

14、千里眼，順風耳一一人們利用電磁波傳送聲音和圖像信號，使古代神話中的“千里眼，

順風耳”變為現實。并且人類的視野已遠遠超過了“千里”。

15、坐地日行八萬里一一由于地球的半徑為6370千米，地球每轉一圈，其表面上的物體

“走”的路程約為40003.6千米，約8萬里。這是毛澤東吟出的詩詞，它還科學的揭示了運

動和靜止關系——運動是絕對的，靜止總是相對參照物而言的。

16、釜底抽薪一一液體沸騰有兩個條件：一是達到沸點，二是繼續吸熱。如果“抽薪”以后，

便能制止液體沸騰。

17、墻內開花墻外香一一由于分了在不停的做無規則的運動，墻內的花香就會擴散到墻外。

18、坐井觀天所見甚少——由于光沿直線傳播，由幾何作圖知識可知，青蛙的視野將很小。

19、如坐針氈——由壓強公式可知，當壓力一定時，如果受力面積越小，則壓強越大。人坐

在這樣的氈子上就會感覺極不舒服。

20、瑞雪照豐年一一下到地上的雪有許多松散的空隙，里面充滿著不流動的空氣，是熱的不

良導體，當它覆蓋在農作物上時，可以很好的防止熱傳導和空氣對流，因此能起到保溫作用。

21、霜前冷，雪后寒一一在深秋的夜晚，地面附近的空氣溫度驟然變冷（溫度低于0℃以下），

空氣中的水蒸氣凝華成小冰晶，附著在地面上形成霜，所以有“霜前冷”的感覺。雪熔化時

要需吸收熱量，使空氣的溫度降低，所以我們有“雪后寒”的感覺。

22、一滴水可見太陽，一件事可見精神-----滴水相當于一個凸透鏡，根據凸透鏡成像的規

律，透過一滴水可以有太陽的像，小中見大。

23、雞蛋碰石頭一一自不量力——雞蛋碰石頭，雖然力的大小相同，但每個物體所能承受的

壓強一定，超過這個限度，物體就可能被損壞。雞蛋能承受的壓強小，所以雞蛋將破裂。

24、紙里包不住火一一紙達到燃點就會燃燒。

25、有麝自然香，何須迎風揚一一氣體的擴散現象。

26、玉不琢不成器——玉石沒有研磨之前，其表面凸凹不平，光線發生漫反射，玉石研磨以

后，其表面平滑，光線發生鏡面反射。

27、扇子有涼風，宜夏不宜冬一一夏天扇扇子時，加快了空氣的流動，使人體表面的汗液蒸

發加快，由于蒸發吸熱，所以人感到涼快。

28、人往高處走，水往低處流一一水往低處流是自然界中的一條客觀規律，原因是水受重力

影響由高處流向低處。

29、水缸出汗，不用挑擔一一水缸中的水由于蒸發，水面以下部分溫度比空氣溫度低，空氣

中的水蒸氣遇到溫度較低的外表面就產生了液化現象，水珠附在水缸外面。晴天時由于空氣

中水蒸氣含量少，雖然也會在水缸外表面液化，但微量的液化很快又蒸發了，不能形成水珠。

而如果空氣潮濕，水蒸發就很慢，水缸外表面的液化大于汽化，就有水珠出現了。空氣中水

蒸氣含量大，降雨的可能性大，當然不需要挑水澆地了。

30、下雪不寒化雪寒一一雪是高空中的水蒸氣凝華或水滴凝固形成的，凝華、凝固都是放熱

過程，化雪是融化過程，要吸熱。

31、雪落高山，霜降平原——下雪天，高山氣溫低于山下平地氣溫，下到高山的雪不易融化,

而下到平地的雪易及時融化。所以下同樣的雪，高山上比平地多。霜是地面上的水蒸氣遇冷

凝華的結果，山下平地表面上的水蒸氣比高山上多，故平地易攙凋霜，而高山不易形成霜。

32、冰凍三盡，非一日之寒一一水的溫度在?4℃之間是熱縮冷脹，4c時水的密度最大。

當整個水溫都降到4℃時，水的對流停止。氣溫繼續下降時，上層水溫降到4℃以下，密度

減小不再下沉，底層水溫仍保持4℃,上層水溫降到并繼續放熱時，水面開始結冰。由

于水和冰是熱的不良導體，光滑明亮的冰面又能防止幅射，因此，熱傳遞的三種方式都不易

進行，冰下的水放熱極為緩慢，結成厚厚的冰，當然需要很長時間的天寒。

33、火場之旁，必有風生一一火場附近的空氣受熱膨脹上升，遠處的冷空氣必將來填充，冷

熱空氣的流動形成風。

34、一石擊破水中天一一平靜的水面如一塊平面鏡，可看到天的像，石塊投入水中破壞了平

靜的水面，形成層層水波，水中天的像也就被擊破了。

35、瞎子點燈白費蠟一一人們能看到世上萬事萬物，是因為太陽光或用來照明的光照射在物

體上被物體反射后的光線進入人眼，反射光線進入不了瞎子眼中，所以瞎子看不見物體。

36、早虹雨滴滴，晚虹曬臉皮——我國的降雨云大都是由西向東移動的，早晨看到的虹，是

東方射來的太陽光照在西方的天空降雨層的水滴上形成的西虹，顯然，西虹是本地天氣將要

降雨的預示。相反，傍晚看到的虹是西方射來的陽光照在東方天空降雨層的水滴上而形成的

東虹，它預示著西方天空已沒有降雨云了，天氣必然是晴朗的。

37、朝霞不出門，晚霞走千里一一（參考上則）

38、虹高日頭低，早晚披蓑衣一一當“日頭低”時，太陽光線和地平線是非常接近的，這時

出現虹，虹心必然亦接近地平線，在地面上可以看到虹的半個圓弧。若此時空氣中水滴很多，

分布的空間很廣，那么除了可以看到虹外，還可以看到霓，霓頂的半圓弧比虹高且接近天頂，

也預示著降雨云已經移近天頂，本地很快就有暴雨下降。

39、照相的底片一一顛倒黑白——照相機是應用物體放在凸透鏡兩倍焦距以外，成倒立縮小

的實像原理制成的，故照相底片上的像與人是顛倒的。底片上涂有感光劑，人照相時，由于

淺色部位反射光的能力強，反射光進入相機的暗箱與底片上的感光劑發生了光化作用，而深

色部位由于吸收光的能力強，只有很少的反射光射入底片。這樣淺色部位在膠片上感光強，

深色部位感光弱。膠片沖洗時，感光弱的部位的感光劑基本沖洗掉，所以呈淺色，而感光強

的部位由于發生了光化反應沖不掉，所以呈深色。

40、磨刀不誤砍柴工一一減小受壓面積增大壓強41、雞蛋碰石頭一一自不量力一一雞蛋碰

石頭，雖然力的大小相同，但每個物體所能承受的壓強一定，超過這個限度，物體就可能被

損壞。雞蛋能承受的壓強小，所以雞蛋將破裂。

42、一只巴掌拍不響一一力是物體對物體的作用，一只巴掌要么拍另一只巴掌，要么拍在其

它物體上才能產生力的作用，才能拍響。

43、四兩撥千斤一一杠桿的平衡條件，增大動力臂與阻力臂的比，只需用較小的動力就能撬

起很重的物體。

44、水銀落地一一無孔不入一一水銀的密度大于組成地面各物質的密度,水銀又具有流動性,

故它總是沉在其它物質的下面。

45、泥縱黃鰥交朋友一一滑頭對滑頭一一泥蹴黃鰭的表面都光滑且潤滑，摩擦力小。

46、雞蛋碰石頭一一完蛋一一蛋殼承受的壓強遠小于石頭能承受的壓強，雞蛋碰石頭，雞蛋

先破。

47、大船漏水一一有進無出一一液體內部存在壓強，船破后，船外的水被壓進船內，直到船

內外水面相平，此刻船內的水也不會向外流。

48、水上的葫蘆——沉不下去——葫蘆的密度小于水的密度，故只能漂浮在水面上。

雨衣上的學問

下雨天，外出的人們不是打傘，就是穿雨衣.

雨衣為什么不透水呢？奧妙就在制作材料上。就拿布制雨衣來說吧，它是用防雨布（經

過防水劑處理的普通棉布）制成的。防水劑是一種含有鋁鹽的石蠟乳化漿。石蠟乳化以后，

變成細小的粒子，均勻地分布在棉布的纖維上。石蠟和水是合不來的、水碰見石蠟，就形成

橢圓形水珠，在石蠟上面滾來滾去。可見，是石蠟起了防雨的作用。物理學上把這種不透水

的現象，叫做“不浸潤現象”。而水一旦遇到普通棉布，就通過纖維間的毛細管滲透進去，

這就叫做“浸潤現象”。

物體是由分子組成的。同一種物質的分子之間的相互作用力，叫做內聚力；而不同物質

的分子之間的相互作用力，叫做附著力。在內聚力小于附著力的情況下，就會產生“浸潤現

象”；反之，則會出現“不浸潤現象”。雨衣不透水，正是由于水的內聚力大于水對雨衣的

附著力的緣故。

物理學還告訴我們：水的內聚力作用在水表面形成表面張力。水的表面張力使水面形成

一層彈性薄膜，當水和其他物體接觸時，只要水對它不浸潤，那么這層彈性膜就是完好的、

可以把水緊緊地包裹著。有人試驗過：巧妙地把水倒進浸過蠟的金屬篩里，水并沒有從篩眼

里漏下去。

常見的玻璃，看起來光滑晶亮。可是，水遇上它，卻緊緊地纏住不放，帶來了種種麻煩:

下雨的時候，車前窗玻璃上的雨水擋住了司機的視線，很不安全，于是只好開動劃水器，把

雨水排去；戴眼鏡的人，在喝熱水的時候，鏡片立即蒙上一層霧汽，擋住了視線，什么東西

也看不見了。

人們知道了水的表面張力的特性，了解了水的內聚力與附著力的關系以后，不僅巧妙地

制成了雨衣，而且還造出了新穎的“憎”水玻璃——在普通玻璃上涂一層硅有機化合物藥

膜，它大大削弱了霧汽對玻璃的附著力。用這種憎水玻璃做鏡片，為戴眼鏡的人解除了蒙霧

的苦惱；把這種玻璃安在車的前窗上，劃水器也就用不著了。現在你該能說出篷布、布傘不

漏雨的道理了吧！

足球中的“香蕉球’’是怎么回事

如果你經常觀看足球比賽的話，一定見過罰前場直接任意球。這時候，通常是防守方五六個

球員在球門前組成一道“人墻”，擋住進球路線。進攻方的主罰隊員，起腳一記勁射，球繞

過了“人墻”，眼看要偏離球門飛出，卻又沿弧線拐過彎來直入球門，讓守門員措手不及，

眼睜睜地看著球進了大門。這就是頗為神奇的“香蕉球”。

為什么足球會在空中沿弧線飛行呢？原來，罰“香蕉球”的時候，運動員并不是拔腳踢

中足球的中心，而是稍稍偏向一側，同時用腳背摩擦足球，使球在空氣中前進的同時還不斷

地旋轉。這時，一方面空氣迎著球向后流動，另一方面，由于空氣與球之間的摩擦，球周圍

的空氣又會被帶著一起旋轉。這樣，球一側空氣的流動速度加快，而另一側空氣的流動速度

減慢。物理知識告訴我們：氣體的流速越大，壓強越小（伯努利方程）。由于足球兩側空氣

的流動速度不一樣，它們對足球所產生的壓強也不一樣，于是，足球在空氣壓力的作用下，

被迫向空氣流速大的一側轉彎了。

乒乓球中，運動員在削球或拉弧圈球時，球的線路會改變，道理與“香蕉球”一樣。

拔河比賽只是比力氣大小嗎？

拔河比賽比的是什么？很多人會說：當然是比哪一隊的力氣大嘍！實際上，這個問題并不那

么簡單。

根據牛頓第三定律（即當物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必然同時給物體甲一個

反作用力，作用力與反作用力大小相等，方向相反，且在同一直線上），對于拔河的兩個隊,

甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產生一樣大小的拉力。可見，雙方之間的拉力并不是

決定勝負的因素。

對拔河的兩隊進行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，

就不會被拉動。因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負的關鍵。首先，穿上鞋底有凹凸花紋

的鞋子，能夠增大摩擦系數，使摩擦力增大：還有就是隊員的體重越重，對地面的壓力越大,

摩擦力也會增大。大人和小孩拔河時，大人很容易獲勝，關鍵就是由于大人的體重比小孩大。

另外，在拔河比賽中，勝負在很大程度上還取決于人們的技巧。比如，腳使勁蹬地，在

短時間內可以對地面產生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對方的拉力來增大對

地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對腳底的摩擦力，以奪取比賽的勝利。

滑水運動員在滑板上不沉下去

看到滑水運動員在水面上乘風破浪快速滑行時，你有沒有想過，為什么滑水運動員站在滑板

上不會沉下去呢？

看到滑水運動員在水面上乘風破浪快速滑行時，你有沒有想過，為什么滑水運動員站

在滑板上不會沉下去呢？

原因就在這塊小小的滑板上。你看，滑水運動員在滑水時，總是身體向后傾斜，雙腳向

前用力蹬滑板，使滑板和水面有一個夾角。當前面的游艇通過牽繩拖著

運動員時，運動員就通過滑板對水面施加了一個斜向下的力。而且，游艇對運動員的牽

引力越大，運動員對水面施加的這個力也越大。因為水不易被壓縮，根據牛頓第三定律（作

用力與反作用力定律），水面就會通過滑板反過來對運動員產生一個斜向上的反作用力。這

個反作用力在豎直方向的分力等于運動員的重力時，運動員就不會下沉。因此，滑水運動員

只要依靠技巧，控制好腳下滑板的傾斜角度，就能在水面上快速滑行。

為什么水槽的下水管常做成彎曲的？

水槽下方的下水管大都做成如圖一樣的彎曲形狀，再通入水道，你知道這是為什么嗎？

這是利用連通器的原理。下水管做成彎曲形狀，這就制成了一個連通器，液體不流動的

情況下，連通器的液面總保持相平，當上面的水管不使用時，沒有水流入下水管中，彎曲水

管中的a、b管水平面相平，這樣可以阻止下水道里污水的臭氣上升；而當上面的水管使用

時，水流入下水管內，由于a管液面升高，a、b液面不平，產生壓強差，從而使水開始流

動，臟水流走。

民航飛機的飛行高度

中型以上的民航飛機都在高空飛行，此處的高空是指海拔7000-12000米的空間。在這個空

間以1千米為1個高度層，共分為6個高度層：7千、8千米、9千米、1萬米、1萬1千米

和1萬2千米。高空飛行的飛機只允許飛以上給定高空。

另外，民航飛機在飛行時，以正南正北方向為零度界限，凡航向偏右（偏東）的飛機飛雙

數高度層，即8千米、1萬米、1萬2千米高度層；凡航向偏左（偏西）的飛機飛單數高度層,

即7千米、9千米、1萬1千米高度層。

例如：民航飛機從北京飛往杭州，杭州位于北京南面偏東方向，飛機段飛雙數高度層，

回程則飛單數層。又如飛機從沈陽飛往杭州，杭州在沈陽的南面偏西方向飛機須飛單數高度

層，回程則飛雙數層。這樣，相向飛行的飛機不在同一空高，避免了相撞。

大自然中的“眼睛”

紅外、可見光、紫外等光電探測器是每一個國防創新實驗室人員都耳熟能詳的名字，我們經

常自豪地將我們所制備的星載探測器稱為衛星上的“眼睛”，也經常在各種資料中讀到衡量

我們“眼睛”的各種指標，看到我們的“眼睛”所看到的各種畫面。與我們制備的“眼睛”

相比，自然界中各種生物的眼睛又有哪些特點？我們又能從中學到什么呢？

自然界中生物的眼睛大體上有兩類，一類是相機型眼，另一類是復眼。人類的眼睛是典

型的相機型眼，即通過一個單鏡頭（眼珠）將圖像聚焦到光敏感的視網膜上，再將這些視覺

形象轉變成神經信號傳送給大腦。相機型的眼睛通過不同方式來調節晶狀體改變焦距，以看

清不同距離的目標。

人眼里面的視網膜相當于照像機的膠卷，但是卻比膠卷精密得多。到目前為止，最好的

人造膠卷的感光速度是千分之一秒，相比之下，人眼中的“膠卷”感光速度可達100億分之

一秒。膠卷用完之后必須更換，那么眼睛里的“膠卷”是怎么換的呢？原來視網膜上有大約

100億個細胞，這些細胞每七天就全部代謝一次，對“膠卷”進行自動更換。據估計，在眼

睛將所看到的圖像送到大腦之前，在視網膜里每秒鐘要進行大約100億次運算。如果用現有

的技術來模擬視網膜做一個單硅片，硅片的重量會達100斤左右，而人的視網膜重不到1

克；模擬視網膜體積會達一萬立方英寸，而人的視網膜的體積不過為0.0003立方英寸；模

擬視網膜要耗電300瓦，而人的視網膜的耗電量還不到0.0001瓦。而且人眼成像總是三維

立體的，可以凝神貫注，可以環顧四方，也可以遠近追蹤，極其方便。所以從器件小型化方

面來講，人眼遠遠走在半導體探測器的前面。

人眼雖然如此精密復雜，依然有其缺陷，就是所能看見的東西還是極其有限的。在整個

光譜波段，人眼所能看見的光的波長只在一個很小范圍之內，即380—760納米之間。也就

是說只有當在這個波長范圍內的光子照射或被反射到人眼時，人才能“看見”。而整個光譜

從最小的波長到最大的波長之間的范圍達10的21次方。

生物的另一類眼睛是復眼人的眼睛是球形的，蒼蠅的眼睛卻是半球形的。如果把它放在

顯微鏡下，就會發現蠅眼是由許多小六角形的結構拼成的。每個小六角形都是一只小眼睛，

在一只蠅眼里，有3000多只小眼，一只蒼蠅就有6000多只小眼。這種由許多小眼構成的眼

睛，就是復眼。世界上有差不多1/4的動物是用復眼看東西的，比如蜻蜓、蜜蜂、螢火蟲、

金龜子、蚊子、蛾子等昆蟲，以及蝦、蟹等甲殼動物。

復眼的每只小眼都自成體系，有單獨的成像系統及通向大腦的視神經。因此，每只小眼

都單獨看東西。如果把蠅眼的角膜剝離下來作鏡頭，放在顯微鏡下照相，一下子就可以照出

幾百個相同的像。而且復眼所覆蓋的視場極廣，如果人的頭部不動，眼睛能看到的范圍不會

超過180度，身體背后的東西看不到。而蒼蠅的眼睛能看到350度，差不多可以看一圈，只

有腦后很窄的一小條區域看不見。

一般說來，人眼要用0.05秒才能看清楚物體的輪廓，而蠅眼只要0.01秒就行了，這是

因為復眼的各小眼能同時處理圖像，使其快速發現目標，進行圖像識別，這也就是為何蒼蠅

很難被打著。蠅眼還是一個天然測速儀，能隨時測出自己的飛行速度，因此能夠在快速飛行

中追蹤目標。

人類眼睛中的世界五彩斑斕，過去認為動物看到的世界和人看到的一樣生動、活潑，

但事實上不同種類的動物，看到的世界不盡相同。每一種動物都有自己獨持的處理視覺信息

的方式，因此它們所看到的是一個完全不同的世界，比如在昆蟲的眼中卻只有黑和白的區別,

只是深淺不同。蜜蜂和蝴蝶可以看到人眼所不能看見的紫外線，依賴蜜蜂和蝴蝶授粉的花能

發出一種特殊的紫外線，引導蜜蜂前去采蜜。柔軟的海綿看起來似乎沒有眼睛，其實它的感

光細胞高踞在每個觸手的頂端。人類可以看到整個可見光光譜，欣賞滿眼綠色的大自然，而

牧羊犬和松鼠都是紅綠色盲，它們僅能感受到藍色、黃色和灰色的景色。海龜看起來笨頭笨

腦，眼里卻有一種特殊的結構可以幫助它們在漆黑的海底看清東西。海龜眼球中的光探測器

中含有一種紅色油狀小滴，這些小滴可以很好地阻擋波長較短的光，使海龜在深海中能輕易

地看到紅光、黃光、橙光，但不能感受到綠光、藍光和紫光等。青蛙有一雙凸起的大眼睛，可

別小看這對眼睛，它除了外形可愛外，還可以實現“四色探測”。因為蛙眼有4種感光細胞,

即4種探測器,分別負責辨認事物。看東西時先顯示出4種不同的感光底片,接著讓4張圖像

重疊在一起,最后得到透明的立體圖像。青蛙在捕食前蹲著不動,一旦得到立體圖像就會一躍

而起,準確地捕捉到食物。

貓科和犬科動物眼球的結構比較特殊。貓眼在黑暗中閃閃發光，狼眼在夜色中陰森可怖,

其實它們的眼睛本身并不發光，但能反射進入眼睛的月光、星光和其他微弱的光線，并將這

些光線匯集于眼睛的后表面上，才使它們的眼睛熠熠發光。這在夜行動物中是普遍存在的生

理現象，比如狼、貓、老虎、豹子、貓頭鷹等，它們的眼睛底部有許多特殊的晶點，這些晶

點有很強的反射光線的能力，可以把周圍微弱分散的光線收攏，聚合成束，集中地反射出來,

因此具有這種眼睛的動物普遍具有很強的夜間活動能力，能夠憑借微小的光亮辨別物體，而

從外界看來仿佛是它們的眼睛在發光。

以上只是列出了自然界中比較常見的眼睛的特點，實際上要比這復雜得多，種類也多得

多，更不是這一篇小小的短文所能概括的。自然界中各種各樣的眼睛給了我們無數的靈感來

設計和制造我們的“眼睛”；然而相比這些天然的眼睛，我們制造的“眼睛”總是顯得“簡

單”又“笨重”。我們在不斷地努力前行，然而卻又不斷地發現大自然早已走在了我們的前

面。或者，大自然要藉此告訴我們什么嗎？

廚房中的物理知識

中的理知

我們認真觀/廚房里燃料、炊具，做飯、做菜等全部過程，回憶廚房中發生的一系列變

化，會看到有關的物理現象。利用物理知識解釋這些現象如下：

一、與電學知識有關的現象

1、電飯堡煮飯、電炒鍋煮菜、電水壺燒開水是利用電能轉化為內能，都是利用熱傳遞

煮飯、煮菜、燒開水的。

2、排氣扇（抽油煙機）利用電能轉化為機械能，利用空氣對流進行空氣變換。

3、電飯煲、電炒鍋、電水壺的三腳插頭，插入三孔插座，防止用電器漏電和觸電事故

的發生。

4、微波爐加熱均勻，熱效率高，衛生無污染。加熱原理是利用電能轉化為電磁能，再

將電磁能轉化為內能。

5、廚房中的電燈，利用電流的熱效應工作，將電能轉化為內能和光能。

6、廚房的爐灶（蜂窩煤灶，液化氣灶，煤灶，柴灶）是將化學能轉化為內能，即燃料

燃燒放出熱量。

二、與力學知識有關的現象

1、電水壺的壺嘴與壺肚構成連通器，水面總是相平的。

2、菜刀的刀刃薄是為了減小受力面積，增大壓強。

3、菜刀的刀刃有油，為的是在切菜時，使接觸面光滑，減小摩擦。

4、菜刀柄、鍋鏟柄、電水壺把手有凸凹花紋，使接觸面粗糙，增大摩擦。

5、火鏟送煤時，是利用煤的慣性將煤送入火爐。

6、往保溫瓶里倒開水，根據聲音知水量高低。由于水量增多，空氣柱的長度減小，振

動頻率增大，音調升高。

7、磨菜刀時要不斷澆水，是因為菜刀與石頭摩擦做功產生熱使刀的內能增加，溫度升

高，刀口硬度變小，刀口不利；澆水是利用熱傳遞使菜刀內能減小，溫度降低，不會升至過

高。

三、與熱學知識有關的現象

（-）與熱學中的熱膨脹和熱傳遞有關的現象

1、使用爐灶燒水或炒菜，要使鍋底放在火苗的外焰，不要讓鍋底壓住火頭，可使鍋的溫度

升高快，是因為火苗的外焰溫度高。

2、鍋鏟、湯勺、漏勺、鋁鍋等炊具的柄用木料制成，是因為木料是熱的不良導體，以

便在烹任過程中不燙手。

3、爐灶上方安裝排風扇，是為了加快空氣對流，使廚房油煙及時排出去，避免污染空

間。

4、滾燙的砂鍋放在濕地上易破裂。這是因為砂鍋是熱的不良導體，燙砂鍋放在濕地上

時，砂鍋外壁迅速放熱收縮而內壁溫度降低慢，砂鍋內外收縮不均勻，故易破裂。

5、往保溫瓶灌開水時，不灌滿能更好地保溫。因為未灌滿時，瓶口有一層空氣，是熱

的不良導體，能更好地防止熱量散失。

6、炒菜主要是利用熱傳導方式傳熱，煮飯、燒水等主要是利用對流方式傳熱的。

7、冬季從保溫瓶里倒出一些開水，蓋緊瓶塞時，常會看到瓶塞馬上跳一下。這是因為

隨著開水倒出，進入一些冷空氣，瓶塞塞緊后，進入的冷空氣受熱很快膨脹，壓強增大，從

而推開瓶塞。

8、冬季剛出鍋的熱湯，看到湯面沒有熱氣，好像湯不燙，但喝起來卻很燙，是因為湯

面上有一層油阻礙了湯內熱量散失（水分蒸發）。

9、冬天或氣溫很低時，往玻璃杯中倒入沸水，應當先用少量的沸水預熱一下杯子，以

防止玻璃杯內外溫差過大，內壁熱膨脹受到外壁阻礙產生力，致使杯破裂。

10、煮熟后滾燙的雞蛋放入冷水中浸一會兒，容易剝殼。因為滾燙的雞蛋殼與蛋白遇冷

會收縮，但它們收縮的程度不一樣，從而使兩者脫離。

（二）與物體狀態變化有關的現象

1、液化氣是在常溫下用壓縮體積的方法使氣體液化再裝入鋼罐中的：使用時，通過減

壓閥，液化氣的壓強降低，由液態變為氣態，進入灶中燃燒。

2、用焊錫的鐵壺燒水，壺燒不壞，若不裝水，把它放在火上一會兒就燒壞了。這是因

為水的沸點在1標準大氣壓下是100℃,錫的熔點是232℃,裝水燒時，只要水不干，壺的

溫度不會明顯超過100C，達不到錫的熔點，更達不到鐵的熔點，故壺燒不壞。若不裝水在

火上燒，不一會兒壺的溫度就會達到錫的熔點，焊錫熔化，壺就燒壞了。

3、燒水或煮食物時，噴出的水蒸氣比熱水、熱湯燙傷更嚴重。因為水蒸氣變成同溫度

的熱水、熱湯時要放出大量的熱量（液化熱）。

4、用砂鍋煮食物，食物煮好后，讓砂鍋離開火爐，食物將在鍋內繼續沸騰一會兒。這

是因為砂鍋離開火爐時，砂鍋底的溫度高于100℃,而鍋內食物為100℃,離開火爐后，鍋

內食物能從鍋底吸收熱量，繼續沸騰，直到鍋底的溫度降為100℃為止。

5、用高壓鍋煮食物熟得快些。主要是增大了鍋內氣壓，提高了水的沸點，即提高了煮

食物的溫度。

6、夏天自來水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。自來水管“出汗”并不是管內的

水滲漏，而是自來水管大都埋在地下，水的溫度較低，空氣中的水蒸氣接觸水管，就會放出

熱量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”，說明空氣中水蒸氣含量較高，濕度

較大，這正是下雨的前兆。

7、煮食物并不是火越旺越快。因為水沸騰后溫度不變，即使再加大火力，也不能提高

水溫，結果只能加快水的汽化，使鍋內水蒸發變干，浪費燃料正確方法是用大火把鍋內水

燒開后，用小火保持水沸騰就行了。

8、冬天水壺里的水燒開后，在離壺嘴一定距離才能看見“白氣”，而緊靠壺嘴的地方

看不見“白氣”。這是因為緊靠壺嘴的地方溫度高，壺嘴出來的水蒸氣不能液化，而距壺嘴

一定距離的地方溫度低；壺嘴出來的水蒸氣放熱液化成小水滴，即“白氣”。

9、油炸食物時，濺入水滴會聽到“叭、叭”的響聲，并濺出油來。這是因為水的沸點比油

低，水的密度比油大，濺到油中的水滴沉到油底迅速升溫沸騰，產生的氣泡上升到油面破裂

而發出響聲。

10、當鍋燒得溫度較高時，灑點水在鍋內，就發出“吱、吱”的聲音，并冒出大量的“白

氣”。這是因為水先迅速汽化后又液化，并發出“吱、吱”的響聲。

11、當湯煮沸要溢出鍋時，迅速向鍋內加冷水或揚（舀）起湯，可使湯的溫度降至沸點

以下。加冷水，冷水溫度低于沸騰的湯的溫度，混合后，冷水吸熱，湯放熱。把湯揚起的過

程中，由于空氣比湯溫度低，湯放出熱，溫度降低，倒入鍋內后，它又從沸湯中吸熱，使鍋

中湯溫度降低。

（三）與熱學中的分子熱運動有關的現象

1、腌菜往往要半月才會變咸，而炒菜時加鹽幾分鐘就變咸了，這是因為溫度越高，鹽

的離子運動越快的緣故。

2、長期堆煤的墻角處，若用小刀從墻上刮去一薄層，可看見里面呈黑色，這是因為分

子永不停息地做無規則的運動，在長期堆煤的墻角處，由于煤分子擴散到墻內，所以刮去一

層，仍可看到里面呈黑色。

我們在日常生活、生產中只要細心觀察身邊的物理現象，聯系到我們學過的物理知識，

去分析和解釋這些現象，就能夠提高觀察、分析及解決物理問題的能力。

我們在廚房里，若留心看一下其中的爐灶、器皿以及做飯、炒菜中出現的一些現象，定

會發現很多處要用到物理知識。

官行車上的物理知識

你知道自行車上有哪些物理知識嗎？下面我們來看一看。

1、自行車上的摩擦知識。

①自行車外胎為什么要有凸凹不平的花紋

摩擦力的大小跟兩個因素有關：壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大，摩擦力越

大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。自行車外胎有凸凹不平的花紋，這是通過增大自行車與地

面間的粗糙程度，來增大摩擦力的，其目的是為了防止自行車打滑。

②自行車為什么能前進？

當我們騎在自行車上時，由于人和自行車對地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，因此

自行車與路面之間有摩擦，不過，要問自行車為何能前進？這還是依靠后輪與地面之間的摩

擦而產生的，這個摩擦力的方向是向前的。那前輪的摩擦力是干什么的？阻礙車的運動！其

方向與自行車前進方向相反。正是這兩個力大小相等，方向相反，所以自行車作勻速運動。

不過，當人們在地上推自行車前進時，前輪和后輪的摩擦力方向都向后。那誰和這兩個力平

衡呢？腳對地面的摩擦力向前！

③剎車以后，自行車為何能停止？

剎車時，剎皮與車圈間的摩擦力，會阻礙后輪的轉動。手的壓力越大，剎皮對車圈的壓

力就越大，產生的摩擦力也就越大，后輪就轉動的越慢。如果完全剎死，這時后輪與地面之

間的摩擦就變為滑動摩擦力（原來為滾動摩擦，方向向前），方向向后，阻礙了自行車的運

動，因此就停下來了。

④自行車哪些地方安有鋼珠？為什么安鋼珠？

在自行車的前軸、中軸、后軸、車把轉動處，腳蹬轉動處等地方，都安有鋼珠。

人們騎自行車總是希望輕松、靈活、省力。而用滾動代替滑動就可以大大減小摩擦力，因此

要在自行車轉動的地方安裝鋼珠，我們可以經常加潤滑油，使接觸面彼此離開，這樣就可以

使摩擦力變得更小。

2、自行車上的杠桿、輪軸知識。

①自行車上的杠桿

A、控制前輪轉向的杠桿：自行車的車把，是省力杠桿，人們用很小的力就能轉動自行車前

輪，來控制自行車的運動方向和自行車的平衡。

B、控制剎車閘的杠桿：車把上的閘把是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以較大的壓

力壓到車輪的鋼圈上。

②自行車上的輪軸

A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大于花盤齒輪半徑）。

B、自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉動的半徑大于前叉軸的半徑）。

C、后軸上的齒輪和后輪：組成費力輪軸（齒輪半徑小于后輪半徑）。

3、自行車上的氣壓知識。

自行車內胎充氣：早期的各種輪子都是木輪、鐵輪，顛簸不已。現代自行車使用充氣內胎主

要是使胎內的壓強增大，可以起到緩沖的作用，同時可以減小自行車前進的阻力。

氣門芯的作用：充氣內胎上的氣門芯，起著單向閥門的作用，只讓氣體進入，不讓氣體外漏，

方便進氣，保證充氣內胎的密封。

4、自行車上光學知識。

自行車上的紅色尾燈，不能自行發光，但是到了晚上卻可以提醒司機注意，因為自行車

的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的，而每一個“小室”是由三個約成90度的反射面

組成的。這樣在晚上時，當后面汽車的燈光射到自行車尾燈上，就會產生反射光，由于紅色

醒目，就可以引起司機的注意。

自行車在我國是很普及的代步和運載工具。在它的“身上”運用了許多力學知識

1.測量中的應用

在測量跑道的長度時，可運用自行車。如普通車輪的直徑為0.71米或0.66米。那么轉過一

圈長度為直徑乘圓周率”，即約2.23米或2.07米，然后，讓車沿著跑道滾動，記下滾過的

圈數n,則跑道長為nX2.23米或nX2.07米。

2.力和運動的應用

(1)減小與增大摩擦。

車的前軸、中軸及后軸均采用滾動以減小摩擦。為更進一步減小摩擦，人們常在這些部位加

潤滑劑。

多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。如車的外胎，車把手塑料套，蹬板套、閘把套等。變

滾動摩擦為滑動摩擦以增大摩擦。如在剎車時，車輪不再滾動，而在地面上滑動，摩擦大大

增加了，故車可迅速停駛。而在剎車的同時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對鋼圈的壓力

以達到制止車輪滾動的目的。

(2)彈簧的減震作用。

車的座墊下安有許多根彈簧，利用它的緩沖作用以減小震動。

3.壓強知識的應用

(1)自行車車胎上刻有載重量。如車載過重，則車胎受到壓強太大而被壓破。

(2)座墊呈馬鞍型，它能夠增大座墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強，使人騎車不易

感到疲勞。

4簡單機械知識的應用

自行車制動系統中的車閘把與連桿是一個省力杠桿，可增大對剎車皮的拉力。自行車為

了省力或省距離，還使用了輪軸：腳蹬板與鏈輪牙盤；后輪與飛輪及龍頭與轉軸等。

5.功、機械能的知識運用

(I)根據功的原理：省力必定費距離。因此人們在上坡時，常騎“S形”路線就是這個道理。

(2)動能和重力勢能的相互轉化。

如騎車上坡前，人們往往要加緊蹬幾下，就容易上去些，這里是動能轉化為勢能。而騎車下

坡，不用蹬，車速也越來越快，此為勢能轉化為動能。

6.慣性定律的運用

快速行駛的自行車，如果突然把前輪剎住，后輪為什么會跳起來。這是因為前輪受到阻

力而突然停止運動，但車上的人和后輪沒有受到阻力，根據慣性定律，人和后輪要保持繼續

向前的運動狀態，所以后輪會跳起來。切記下坡或高速行駛時，不能單獨用自行車的前閘

剎車，否則會出現翻車事故

頂一個容易還是頂三個容易

頂雞蛋是具有中國獨特風格的雜技節目，據說這個節目在國外演出時，一位外國

友人曾贊譽說：“要學會頂一只雞蛋，需花10年功夫，頂三只雞蛋就要花30

年。”這句話未免有些夸張，但卻說明了這個節目的難度之高。從雜技表演本身

來說，究竟頂一只雞蛋難，還是頂三只雞蛋難？

一種看法是，三只雞蛋的重心比一只雞蛋的重心要高，雞蛋的重心越高，越

容易調節它的平衡，也就是說越容易頂。拿酒瓶來說，瓶底朝上反而比瓶底在下

容易調整，因為前者的重心位置高。

另一種看法是，這三只雞蛋不是一個整體，而是一個接一個地壘在一起的。

我們自上而下地把這三只雞蛋叫做甲、乙、丙，顯然，要把三只雞蛋都頂起來并

保持平衡，就必須要求甲的重力作用線既通過甲乙相交的基底a（這個基底面積

相當小），又通過乙丙相交的基底b和丙與細棒的接觸點c。總之，要求這三

只雞蛋各自的重心與細棒的接觸點必須在一條垂線上。毫無疑問，這樣的平衡技

巧的難度是相當高的，因此，頂三只雞蛋的難度要比頂一只雞蛋高。

為什么肥皂泡總先上升后下降

日常生活中，我們常看到一些小朋友吹肥皂泡，一個個小肥皂泡從吸管中飛出，

在陽光的照耀下，發出美麗的色彩。此時，小朋友們沉浸在歡樂和幸福之中，我

們大人也常希望肥皂泡能飄浮于空中，形成一道美麗的風景。但我們常常是看到

肥皂泡開始時上升，隨后便下降，這是為什么呢？

這個過程和現象，我們只要留心想一下，就會發現，它其中包含著豐富的物

理知識。在開始的時候，肥皂泡里是從嘴里吹出的熱空氣，肥皂膜把它與外界隔

開，形成里外兩個區域，里面的熱空氣溫度大于外部空氣的溫度。此時，肥皂泡

內氣體的密度小于外部空氣的密度，根據阿基米德原理可知，此時肥皂泡受到的

浮力大于它受到的重力，因此它會上升。這個過程就跟熱氣球的原理是一樣的。

隨著上升過程的開始和時間的推移，肥皂泡內、外氣體發生熱交換，內部氣

體溫度下降，因熱脹冷縮，肥皂泡體積逐步減小，它受到的外界空氣的浮力也會

逐步變小，而其受到的重力不變，這樣，當重力大于浮力時，肥皂泡就會下降。

朱建華在月球上能跳過14.28米嗎

月球表面的重力只有地球表面重力的六分之一，因此，有人認為，在月球上

的跳高成績是其在地球上跳高成績的6倍,換句話說,在地球上能跳1米高的人,

到月球上可跳6米高。這種錯誤算法不僅在科普書刊中屢有所見，而且還出現在

教科書中，已成為天文科學普及中的常見病。

一個人的跳高成績，是由起跳時人體重心的高度，加上跳至最高點時，彈跳

力使其重心提高的高度，再減去跳至最高點時人的重心離橫竿的高度。以我國男

子跳高冠軍朱建華為例來說明這個道理，他在第五屆全運會上創造的紀錄是

2.38米。按上面公式，假設他在起跳時的重心離地面是1.10米，跳至最高點時,

他的重心離橫竿的高度是0.10米，那么，彈跳力使他的重心提高了1.38米，如

果朱建華到月球上跳高，重力雖然改變了，但他的重心和彈跳力是不變的。由于

月面重力為地面重力的六分之一，所以，同樣的彈跳力只會使他的重心的提高值

等于地面的6倍，不應包括起跳時他的重心離地面的1.10米。據此計算，朱建

華在月球上能躍過的高度為：1.10米+1.38米X6-0.10=9.28米而不應該按2.38

米X6=14.28米來計算。

“胸上碎石”與“踩不碎火柴盒”

少年朋友，你看過“胸上碎石”和“踩不碎火柴盒”的表演吧。

一個成年人躺在地上，兩人抬起一塊條石，輕輕地放在他的腹部和胸部。盡

管他沒有練過氣功，還是能支撐起這幾百公斤重的“巨石”。

這時，另外一個人舉起一只好幾公斤重的大鐵錘,鼓足了勁，一錘打下去……

有人大叫“危險！”他想：鐵錘砸石條，石條砸胸膛，細細的肋骨還不被砸

斷啦？

有人說“不怕”。鐵錘是可能砸斷石條，可傷不著人的皮毛。

事實證明，說不怕的人有道理。請注意，鐵錘是砸石條，并不是砸在人身上。

我們首先需要思考的問題是:鐵錘砸在石條上,石條會產生一個多大的沖擊力量,

或者說，石條的位置會向下移動多少？簡單的力學計算告訴我們“要是石條重

200公斤，鐵錘重5公斤，只是一個極其微小的“位移”。這么小小的“沖擊”，

是沒有關系的。

問題的關鍵是，石條越重，產生的位移就越小。如果為了表演，需要練習的

只是胸腹部能承載多重的石條。石條大一些，重一些，能產生令人驚訝的戲劇效

果，而人卻十分安全。如果石頭太小，只有三四十公斤重，那么鐵錘打下去，可

能就是致命的一擊，這是極其危險的，千萬不要胡亂實驗。給你一盒火柴，把裝

火柴的屜抽出來，將空盒皮豎立在地上。請你用一只腳踩到火柴空盒上，來一個

“金雞獨立”。猜猜看，火柴盒能支撐起你的身體嗎？

有人說:能。

有人說：不能。

你可以做一做實驗。第一次實驗產生的結果，大多是火柴盒受壓歪倒在地，

這是因為火柴盒的皮子是一個矩形，這是不穩定的形狀，所以容易偏斜。此時火

柴盒只是被壓扁，而不是被壓彎，木片并沒有被壓斷！

如果誰能練出了一身功夫，當他的腳踩到火柴盒上的時候，能夠控制住自身

的重心，身體不晃動，火柴盒也就不會偏、斜。這時，你會看到一個奇跡：這個

火柴盒居然能支撐起一個人的體重。

也就是說，50多公斤的重量壓不斷火柴盒的小木片。這恐怕是出人意料的

事，然而，卻是經過力學測試得到的準確答案！

上面兩個表演，有人把它說成是“氣功”，卻不是真正的氣功。只要你的腹

部和胸部能撐起幾百公斤的石頭，那么，你就能表演“胸上碎石”；只要你善于

平衡，那么，你就能表演“踩不碎火柴盒”的輕功。

揭開“虹吸泉”之謎

出江西弋陽城30公里，可以看見一條狹窄的山谷，山坡上有一個小水池，

面積約2平方米，水深不盈尺，清晰見底。如果你有興趣，每隔數十分鐘或數小

時，對池水進行觀察的話，就會發現一種奇異的現象。池水不是平靜的，它和海

潮一樣，忽漲忽落；不同的是，漲時不知其來源，落時不知其去向。

在這奇異的自然現象面前，人們自古以來有許多傳說。有的說池水一定是和

大海相通的，有的說這是神仙在施行法術。但是它始終是一個謎。

在科學高度發展的今天，人們終于揭開了池水的秘密。原來這是一股特別的

泉水，如果給它起個科學的名字，該叫它“虹吸泉”。

什么是“虹吸泉”？得先從“虹吸作用”講起。你一定見過汽車司機叔叔給

汽車加油的情況，他用一根彎曲的管子，一端插入桶內油面下；另一端放在桶外,

管端低于油面。他設法使管子里充滿汽油，然后打開下端管口，這時汽油自動被

管子源源不斷地吸出，自下端管口流入汽車油箱內。管子吸油的作用就稱為“虹

吸作用”，彎曲的管子稱“虹吸管”。虹吸作用的發生是由于充滿管子的汽油從

下端放出時，管子里出現了近似真空的狀態，氣壓驟降；大氣壓便將汽油壓入管

內，當汽油上升過彎曲頂端時，就被吸出。“虹吸泉”的形成也是由于“虹吸作

用”的關系。發現“虹吸泉”的山，是由石灰巖組成的。石灰巖的主要化學成份

是碳酸鈣，是比較容易被水溶解的一種巖石。在漫長的地質年代里，石灰巖不斷

被雨水溶蝕，加上其他地質因素的變化影響，在石灰巖的表面和內部，生成了許

多溶洞、溶溝，它們的形態千變萬化，無奇不有。在特定條件下，當溶洞和溶溝

發育成滿足虹吸條件的形狀時，便出現了“虹吸泉”。溶洞相當于貯有液體的容

器；和溶洞相連的彎曲的溶溝相當于虹吸管。溶洞貯有上部地表滲透進來的水，

當水面上升到溶溝彎曲處的頂端時，溶溝開始向外吸水，直到將洞內存有的水吸

干為止；然后溶洞又繼續進水……。如此循環不已。當溶溝向外吸水時，露在地

表外部的與溶溝相通的小池“虹吸泉”開始“漲潮”；溶洞存水被吸干時，就出

現“落潮”。漲、落時間的長短，決定于溶洞積水的時間，一般說來雨季積水時

間快，旱季慢。

由于“虹吸泉”的形態獨特，生成條件苛刻，因此只有在非常巧合的情況下

才能形成，所以至今在國內外文獻上有記載的很少。

“虹吸泉”以其稀罕、奇特的自然景象，為祖國的錦繡河山增色。

一只特立獨行的貓——薛定將之貓

2012年，日本的虛擬歌姬初音未來演唱了一首歌曲《薛定謂的小貓》，以

慶祝法國科學家沙吉?哈羅什和美國科學家大衛維蘭德獲得2012年諾貝爾物

理學獎，他們獲獎的理由是“突破性的試驗方法使得測量和操縱單個量子系統成

為可能”。這一重大實驗使得薛定謂之貓所提出的單個粒子操縱和測量成為現

實。

薛定謬是奧地利著名物理學家、量子力學的創始人之一，曾獲1933年諾貝

爾物理學獎。量子力學是描述原子、電子等微觀粒子的理論，它所揭示的微觀規

律與日常生活中看到的宏觀規律很不一樣。量子物理學家告訴我們，物質在被測

量之前是不確定的，“不確定性”是量子世界的基本法則。人的主觀觀測會影響

到微觀實體的客觀存在性。

“哥本哈根學派”認為，物質在被觀測之前，是處于一種不確定的疊加態,

是一種幾率疊加態，粒子在沒有被觀察測量之前，它可以同時位于幾個不同的地

點。為了反駁這種觀點，薛定謂在1935年提出“薛定丹貓”佯謬，他想要借此

闡述這樣一個問題：宏觀世界是否也遵從適用于微觀尺度的量子疊加原理，從而

借此來證實量子力學在宏觀層面是不完備的。

“薛定譚之貓”作為一個思想實驗，其內容如下：把一只貓放進一個封閉

的盒子里，然后把這個盒子與一個包含一個放射性原子核和一個裝有毒氣體的容

器的實驗裝置連接在一起。設想這個放射性原子核在一個小時內有50%的可能

性發生衰變。如果發生衰變，它將會發射出一個粒子，而發射出的這個粒子將會

觸發這個實驗裝置，打開裝有毒氣的容器，從而殺死這只貓。根據量子力學，未

進行觀察時，這個原子核處于已衰變和未衰變的疊加態，但是，如果在一個小時

后把盒子打開，實驗者只能看到“衰變的原子核和死貓”或者“未衰變的原子核

和活貓”兩種情況。

現在的問題是：這個系統從什么時候開始不再處于兩種不同狀態的疊加態而

成為其中的一種情況？在打開盒子觀察以前，這只貓是死還是活抑或半死半活？

難道我們只有在打開盒子的一瞬間，才能確切地知道此貓是死是活嗎？這與我們

的日常經驗嚴重相違，即使我們不打開盒子，我們也知道貓要么死，要么活，怎

么可能不死不活，又死又活呢？這個思想實驗的巧妙之處在于：它把放射性原子

的“衰變一未衰變疊加態”與貓的“死一活疊加態”聯系在一起，使量子力學的

微觀不確定性變為宏觀不確定性，微觀的混沌變為宏觀的荒謬一一貓要么死了，

要么活著，兩者必居其一，不可能同時既死又活。難怪英國著名科學家霍金聽到

“薛定謂貓”佯謬時說：“我去拿槍來把貓打死！”由此可以看出量子力學的不

完備性所帶來的荒誕情景。

哥本哈根解釋在很長一段時間內成為量子理論“正統的”、“標準的”解

釋，但是那只不死不活的貓卻總是像噩夢一樣讓物理學家們不得安寧。1957年,

美國物理學家埃弗雷特對量子力學的疊加態做了不同的解釋，但未引起物理學界

的重視。直到1973年，另一位美國物理學家狄維特把埃弗雷特的理論發展為多

世界解釋，這個理論才被廣為人知，并且已經取代正統的哥本哈根解釋而成為大

多數物理學家都認可的量子力學的新的正統解釋。

按照多世界解釋，當盒子被打開的時候，觀察者就和貓發生了糾纏，觀察者

的狀態與貓的死活形成了一種對應關系。當觀察者向盒子里面看時，整個世界就

分裂為兩個平行的世界。在一個世界里，觀察者看到了盒子里有一只活貓，在另

一個世界里，觀察者看到了盒子里有一只死貓。多世界解釋的創新之處在于它否

定了一個單獨的經典世界的存在，而認為實在是一種包含有很多世界的實在。但

是問題是：為什么我們只能感知到確定的經典世界，而沒有感知到宏觀物體的疊

加態呢？所以，這個聽起來像科幻小說的理論由于其本身固有的缺陷注定是要失

敗的。現在大多數物理學家之所以相信它，不是因為它就是正確的解釋，而是因

為他們認為哥本哈根解釋已經成為明日黃花，但是目前又沒有更好的解釋來替代

它，它只不過是絕望的人們所能抓到的最近的一根救命稻草。

愛因斯坦曾拒絕接受由薛定謂等人創立的量子力學，他認為，量子力學只不

過是對原子及亞原子粒子行為的一個合理的描述，是一種唯象理論，本身不是終

極真理。他說過一句名言：“上帝不會擲骰子。”如果愛因斯坦活著的時候聽到

多世界解釋，那么他也許會贊成這個理論，因為在量子的多世界中，我們通過參

與而選擇出自己的道路。在我們生活的這個世界上，沒有隱變量，上帝不會擲骰

子，一切都是真實的。

在人類社會中，人的一切活動都是由各種原因導致的結果，人的行為是可以

根據以前的條件、經歷來預測的，這是一種決定論的觀點。人的過去和未來是并

存的，雖然我們可能不知道未來，但是未來卻是確定的，它恰如過去一樣，是由

不可打破的因果鏈條所決定的。量子力學的出現，不僅表明經典物理學因果律在

微觀領域失效，而且也產生一種新型的因果性一一幾率因果性或者是一種非決定

論。對個人和人類社會來說，非決定論至少是有積極意義的，命運不再是注定的，

歷史不再是必然的。人類的“自由意志”往往會帶來事物的不可預測的變化和發

展，主觀能動性有了更高的地位。

十個著名的思想實驗

10.電車難題(TheTrolleyProblem)

"電車難題”是倫理學領域最為知名的思想實驗之一，其內容大致是：一個瘋

子把五個無辜的人綁在電車軌道上。一輛失控的電車朝他們駛來，并且片刻后就

要碾壓到他們。幸運的是，你可以拉一個拉桿，讓電車開到另一條軌道上。但是

還有一個問題，那個瘋子在那另一條軌道上也綁了一個人。考慮以上狀況，你應

該拉拉桿嗎？

【解讀】

電車難題最早是由哲學家PhilippaFoot提出的，用來批判倫理哲學中的主要

理論，特別是功利主義。功利主義提出的觀點是，大部分道德決策都是根據"為

最多的人提供最大的利益”的原則做出的。從一個功利主義者的觀點來看，明顯

的選擇應該是拉拉桿，拯救五個人只殺死一個人。但是功利主義的批判者認為，

一旦拉了拉桿，你就成為一個不道德行為的同謀一一你要為另一條軌道上單獨的

一個人的死負部分責任。然而，其他人認為，你身處這種狀況下就要求你要有所

作為，你的不作為將會是同等的不道德。總之，不存在完全的道德行為，這就是

重點所在。許多哲學家都用電車難題作為例子來表示現實生活中的狀況經常強迫

一個人違背他自己的道德準則，并且還存在著沒有完全道德做法的情況。

9.空地上的奶牛(TheCowinthefield)

認知論領域的一個最重要的思想實驗就是“空地上的奶牛”。它描述的是，

一個農民擔心自己的獲獎的奶牛走丟了。這時送奶工到了農場，他告訴農民不要

擔心，因為他看到那頭奶牛在附件的一塊空地上。雖然農民很相信送奶工，但他

還是親自看了看，他看到了熟悉的黑白相間的形狀并感到很滿意。過了一會，送

奶工到那塊空地上再次確認。那頭奶牛確實在那，但它躲在樹林里，而且空地上

還有一大張黑白相間的紙纏在樹上，很明顯，農民把這張紙錯當成自己的奶牛了。

問題是出現了，雖然奶牛一直都在空地上，但農民說自己知道奶牛在空地上時是

否正確？

【解讀】

空地上的奶牛最初是被EdmundGettier用來批判主流上作為知識的定義的

JTB(justifiedtruebelief)理論，即當人們相信一件事時，它就成為了知識；這件

事在事實上是真的，并且人們有可以驗證的理由相信它。在這個實驗中，農民相

信奶牛在空地上，且被送奶工的證詞和他自己對于空地上的黑白相間物的觀察所

證實。而且經過送奶工后來的證實，這件事也是真實的。盡管如此，農民并沒有

真正的知道奶牛在那兒，因為他認為奶牛在那兒的推導是建立在錯誤的前提上

的。Gettier利用這個實驗和其他一些例子，解釋了將知識定義為JTB的理論需要

修正。

8.定時炸彈(TheTickingTimeBomb)

如果你關注近幾年的政治時事，或者看過動作電影，那么你對于"定時炸彈"

思想實驗肯定很熟悉。它要求你想象一個炸彈或其他大規模殺傷性武器藏在你的

城市中，并且爆炸的倒計時馬上就到零了。在羈押中有一個知情者，他知道炸彈

的埋藏點。你是否會使用酷刑來獲取情報？

【解讀】

與電車難題類似，定時炸彈情景也是強迫一個人從兩個不道德行徑中選擇的

倫理問題。它一般被用作對那些說在任何情況下都不能使用酷刑的反駁。它也被

用作在極端形勢下法律一一就像美國的嚴禁虐囚的法律一一可以被放在第二位

的例子。歸功于像《24小時》的電視節目和各種政治辯論，定時炸彈情景已成

為最常引用的思想實驗之一。今年早些時候，一份英國報紙提出了更為極端的看

法。這份報紙提議說，如果那個恐怖分子對酷刑毫無反應，那么當局者是否愿意

拷打他的妻子兒女來獲取情報。

7.愛因斯坦的光線(Einstein*sLightBeam)

愛因斯坦著名的狹義相對論是受啟于他16歲做的思想實驗。在他的自傳中,

愛因斯坦回憶道他當時幻想在宇宙中追尋一道光線。他推理說，如果他能夠以光

速在光線旁邊運動，那么他應該能夠看到光線成為“在空間上不斷振蕩但停滯不

前的電磁場”。對于愛因斯坦，這個思想實驗證明了對于這個虛擬的觀察者，所

有的物理定律應該和一個相對于地球靜止的觀察者觀察到的一樣。

【解讀】

事實上，沒人確切知道這意味著什么。科學家一直都在爭論一個如此簡單的

思想實驗是如此幫助愛因斯坦完成到狹義相對論這如此巨大的飛躍的。在當時，

這個實驗中的想法與現在已被拋棄的“以太”理論相違背。但他經過了好多年才

證明了自己是正確的。

6.特修斯之船(TheShipofTheseus)

最為古老的思想實驗之一。最早出自普魯塔克的記載。它描述的是一艘可以

在海上航行幾百年的船，歸功于不間斷的維修和替換部件。只要一塊木板腐爛了，

它就會被替換掉，以此類推，直到所有的功能部件都不是最開始的那些了。問題

是，最終產生的這艘船是否還是原來的那艘特修斯之船，還是一艘完全不同的

船？如果不是原來的船，那么在什么時候它不再是原來的船了？哲學家Th