乘风破浪会有时—古诗词中的力学现象
诗歌是表达人们感知的韵文，可读可咏。或许在没有文字之前，就已经有了诗歌。一部《诗经》已经说明了问题。从古到今，诗人与诗歌真如汗牛充栋，数不胜数。诗人当中有贫民、文人、官员等等，当然也有科学家。而诗歌当中的题材也是各色各样，五花八门，当然也包括科学内容。所以，诗歌与科学有着千丝万缕的联系，似乎是不言而喻的事。
至今已经有不少的作者谈到诗歌与科学的各种关系，本人也想在读诗之余，将偶有所得，聊记几笔，书记于此。滥竽充数，遗笑方家。
一、力学：（力与美、动与静、进与退、行与停）
敦煌曲子词·浣溪沙：
五两竿头风欲平，长风举棹觉船行。柔橹不施停却棹，是船行。
满眼风波多闪灼，青山恰似走来迎。子细看山山不动，是船行。
这首词是描写船行水上，船与水、船与风、船与棹、船与人、船与山的关系的一幅风景画，也体现出诗人观察自然的深刻的洞察力。
这首词的作者不知是谁，但无法掩盖这首词的文学风采和科学价值，诗词表现的力与美、动与静、进与退、行与停之间的关系，十分精彩，耐人寻味。科学原理的艺术表达，这首词可为代表。
1，力的描写：全诗关于力的描写有三种，即风力、水力和人力。
风力， 从无风（船桅杆上的“五两”都不动了）到有风（长风），风力对于船的行驶有很大的推动作用，因为有风，所以不用划橹和棹（“柔橹不施停却棹”），只要张帆，船就能行驶。
水力：“满眼风波多闪灼”，说的是船破浪前进，激起水波闪灼。如果顺流而下，那船行就更快了。
人力：人来操纵橹和棹，是船行的主要动力来源。无风时要用橹和棹，有风时停棹用橹，以保持方向。全篇不见人字，但处处体现人在。全诗是人在动作，是人在观察，是人在体会，是人在发出感慨。
风力、水力、人力，这些力的共同作用，使得船在河流中前行，风帆，行船，船夫，波浪，这是一幅力与美的图画。
2，动与静：
动，“举棹”、“船行”、“闪灼”、“看山”、“走来迎”等等，这些都是动的描述；
静，“风欲平”、“不施”、“停却棹”、“山不动”等，都是静止不动。
全诗就是在这一动与静的对立描写中，体现出诗词的动态美，
3，相对运动：
物体的相对运动是人们在实际生产和生活中发现、发展并运用的，这首词中，对于船的相对运动描写得十分动人和有趣，，“青山恰似走来迎”，人在船上，船行不觉，似青山扑面而来，但是，“子细看山山不动”，这才想起，山不会动，是船在行。这一物理学上的相对运动，描写得多么生动，多么自然。这种描写，如果不是亲身经历，抱头苦想，是想不出来的。
全词形式上看是写船与风、水，船与山的运动，实际上是写船夫的心理活动，通过船夫的眼和心，看到和想到船与水、船与山的相对运动。
再说山与水和船的相对运动
山与船，山与水，船与水，这些物体的相对运动，很早以前就被人们发现，并在诗文中出现，吟咏不绝。
北宋大文学家、大诗人苏轼，在《六月二十七日望湖楼醉书》中的结句说：“水枕能令山俯仰，风船解与月裴回”，这里的“水枕”是人在船上，如躺在水面的枕席上一样；“风船”就是飘荡在风里的船。这两句诗说得既形象又生动，你看，躺在船上看山，不觉得水波起伏，只看到山头或上或下。看着月亮也好像徘徊旋转，或左或右。山与船的相对运动被描写得多么出神入化。无独有偶，苏轼的另一首诗《出颖口初见淮山》中就有“青山久与船低昂”的描写，意思与“水枕能令山俯仰”有异曲同工之妙。相似的诗句还有《和李思训画长江绝岛图》中“孤山与之船低昂”。另一诗人范成大在《再渡胥口》诗中也有“两山波动对沉浮”之句。诗人们把“俯仰”、“低昂”、“沉浮”等等都用上了，可见，同一自然现象，被诗人们艺术化处理，是多么引人入胜。
宋朝诗人陈与义的《襄邑道中》 ：
飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。
卧看满天云不动，不知云与我俱东。
诗中描写的景象是船的运动。人在船上，相对于船（此时的参照系是船），人是不动的。人与船如果同时以云作为参照系，由于天上的云离得太远，觉得云也不动，所以“卧看满天云不动”。但是实际上，船是动的，人与云也跟着动了。所以，诗的最后说“云与我俱东”，即船载人向东方驶去。
被人称为“梅妻鹤子”的和靖先生（林逋），在词《长相思》上阕中说“吴山青，越山青，两岸青山相对迎，谁知离别情？”把相对运动变成了离别情思，更加别有风味了。
在诗人的笔下，同一物理现象，呈现出五光十色的变化，令人大开眼界。
二、由《咏风》想到空气动力学即应用：
唐诗人王勃，有一首诗名《咏风》：
肃肃凉景生，加我林壑清。
驱烟寻涧户，卷雾出山楹。
去来固无迹，动息如有情。
日落山水静，为君起松声。（《全唐诗》卷055第005首）
风是什么？是流动的空气，看不见，摸不着。但是，人们能感觉得到，感觉到它的温度（冷、暖、寒、热），感觉到它的踪迹，感觉到它的声响等等。
王勃这首诗，唯妙唯俏地描写了风的各种形态：肃肃风凉，来去无踪，动息有情，松声阵阵，随烟寻户，卷雾出山···用“动态的"这一艺术语言把风这种看不见、摸不着的形态，都表现出来。你看，诗的每一句都含着“动态”，都是流动空气的形态。这也充分表现了诗人观察自然的深刻。
现在人们出行，乘飞机的人很多，飞机是利用空气动力学原理的航空器之一。我们中国人在古代对于航空器发展的贡献之一就是“风筝”。
按姜长英《中国航空史》的说法，风筝的名称，是在唐代时才出现的。“到唐末时，又兴起了新花样，在风筝上装了竹弓，用丝质的绦子作了弓弦。放起风筝后，风吹到张紧的丝线绦子上就发出嗡嗡的声音，有如弹筝。这才有了风筝的名字。在以前，原来的名字叫风鸢，···”
风筝的起源据说在汉代，据说是韩信发明的，首先用于军事目的，是用绢做成的，叫风鸢，后来发明了纸，纸比绢便宜，就用纸来做风筝，叫纸鸢或纸鹞，总之，都把它看做鸟类。装上丝弦的风鸢有声响。后来人们又在纸鹞上装上竹哨，发出个声音更响，就更像“风筝”了。
古诗中吟咏风筝的诗词不少。唐诗人司空曙、鲍溶、高骈、都有《风筝》诗，有关“纸鸢”的诗，全唐诗只收一首，（唐·李家明的《题纸鸢止宋齐丘哭子》）。
高骈的《风筝》诗曰：
夜静弦声响碧空，宫商信任往来风。
依稀似曲才堪听，又被移将别调中。
全诗描写风筝很传神，晚上放风筝，显得音响更突出，由于风声不定，所以音响随风变化。刚刚似乎可以听到一点音乐旋律，或然又换成别的调子了。
宋代人寇准，也写了一首诗名《纸鸢》
碧落秋方尽，腾空力尚微。
清风如可托，终共白云飞。
全诗只有短短二十个字，就把风筝的形态说尽，并且很符合科学道理。
秋高气爽，是放风筝的好时候。风筝是有重量的飞行器，要有足够大的风力才能送上天空。如果风力足够，它一定能与白云齐飞。
我很欣赏寇准这首诗，他说出了风筝飞行的原理。
三、水力学的杰出应用——都江堰水利工程
2000年世界文化遗产名录，世界自然遗产、全国重点文物保护单位，国家级风景名胜区，都江堰，始建于秦昭襄王五十一年（前256年），是蜀郡太守李冰父子在前人开凿的基础上修建的大型水利工程，是世界上迄今为止唯一留存年代最远仍一直使用的无坝引水为特征的宏大水利工程。对于这一凝聚着古代各族劳动人民无穷智慧的伟大工程，历代文人墨客写下了无数诗文，赞赏李冰父子的功绩和都江堰的作用。清代诗人宋树森有一首诗，名为《伏龙观观涨》：
我闻蜀守凿离碓，两岸劈破势崔嵬。
岷江至此画南北，宝瓶倒泻轰如雷。
这首诗写了离碓和宝瓶口两个地方，实为一个地方。离碓原来是一座石山，岷江到此水流被石头阻挡，转弯流向西面，东面广大平原地区无水灌溉，李冰父子带人凿山开渠，使石山分成两半，水亦分成两股，形成东西两江，石山在江中留下的部分就称为“离碓”，而开出的水道，入口部分就叫“宝瓶口”。由于流入宝瓶口的东江地势比西江高，所以即使岷江枯水季节，东江仍然能灌溉农田。
宋树森的这首诗，很形象的描述了离碓和宝瓶口的气势和作用。千百年来，岷江水奔腾流入宝瓶口，灌溉着沿岸农田，造福沿岸人民。而离碓也在岷江的冲刷之下，屹立不倒，岿然耸立。
四、游鱼和飞鸟——水力学和空气动力学的应用
唐诗人殷遥的诗《友人山亭》：
故人虽薄宦，往往涉清溪。凿牖对山月，褰裳拂涧霓。
游鱼逆水上，宿鸟向风栖。一见桃花发，能令秦汉迷。
诗友随意玩说：“明人胡震亨论唐诗，说到'游鱼逆水上，宿鸟向凤栖'是最识物理者，逆水，则鳞顺；向风，则羽顺。由此可见，古人写诗，不仅观察细致，而且颇多理趣。”
说得一点都不错，“游鱼逆水上，宿鸟向风栖”两句诗，用现代的空气动力学和水力学来解释，是与升力有关。我们见到的最常见的例子就是飞机的起飞和降落，飞机的起飞和降落都是逆风而行，因为可以增加升力，便于加速起飞和平稳降落。鱼和鸟也一样，也是为了增加升力，游和飞行更省力。
殷遥这两句诗，给我们的除去美的艺术享受外，就是能增加我们的科学知识。
五、机械力学的应用——机器人的传说
唐诗人 李商隐《宫妓》诗说：
珠箔轻明拂玉墀，披香新殿斗腰支。
不须看尽鱼龙戏，终遣君王怒偃师。
诗里说到的古代工匠偃师，他是一个能工巧匠，他在公元前十世纪周穆王的时候，向周穆王献上一个木头造的能歌舞的伶人，这一木头造的伶人不但能歌能舞，还能眉目传情，挑逗周穆王的姬妾。周穆王大怒，要杀偃师，偃师大惊，赶紧拆开伶人，原来是一堆木头和皮革及胶漆等组成的玩偶，周穆王大喜，赏赐偃师并盛赞他手艺巧妙。
这里记载的是我国第一个机器人的传说。三千多年前的事，令人难以相信。但是它反映了中国先民对于人类自身的认识和期望。直到两千多年前的汉代，科学家张衡才制造出机器人的雏形——指南车。车上有一木人，不管车子向哪一方向行进，木人的右手始终指向南方。中国实际上是机器人的故乡。
现在，工业机器人已经运用于工业生产和科学探险，生活机器人也开始涉足人类生活，不久的将来，我们会看到各式各样的机器人走人我们的生活。
六、机械学和水力学的应用——水碓
水碓是利用水力来推动水轮，把旋转运动转为杠杆的直线运动，进行舂米的一种机械，是汉代人的一个重要发明，有水的地方就可以安置水碓，江南地区犹多利用，省工省力，造福人民。
在唐诗中有吟诵水碓的诗篇，如唐人岑参《晚过盘石寺礼郑和尚》中就有“岸花藏水碓，溪水映风炉”的诗句。
清人徐倬（字方虎，浙江德清人。康熙癸丑进士），有咏水碓诗《咏水碓》：
睦州晓放船，江流益清浏。水石相抨击，洏雪蛟龙走。
居民置风轮，随波转枢纽。沙石广场圃，比栉列杵臼。
但看椎声落，不见谁举手。精凿脱糠秕，安闲到子妇。
搰搰抱瓮劳，拙哉汉阴叟。机巧厌桔槔，斯言诚然否？
圣人前民用，神智皆自有。愚民偶得之，役使河伯久。
但苦梁鸿贫，何处觅升斗？
全文描写水碓的结构和作用，写得精准而有趣，并且讽刺了反对使用桔槔的汉阴叟的迂腐，他得出的结论是，任何有益于人民的事，都为人民所欢迎，反对是没有用的。
七、水力学的又一应用——冲浪（见拙作《中国古代的冲浪运动》一文）
八、机械力学的应用——水车、盐车
苏轼有一首《无锡道中赋水车诗》云：
翻翻连连衔尾鸦，荦荦确确脱骨蛇。
分畦翠浪走云阵，刺水丝针抽稻芽。
宋时水车已经非常普遍，是农业生产的必备机具，苏东坡先生的这首诗，把水车的结构、功能描写得极其传神，真是艺术的再现了水车的形象。从诗的描写可以看出，苏东坡写的是脚踏水车。
四川的盐井和盐车
榘卿先生有《盐车》七古云：
客行内江县，耳熟盐井名。门人凿井法，絮语良可听。
厥初贵不省泉脉，醵金募匠躬经营。圆鉏掘地锄入石，石随锄出惟峥嵘。
不及咸水不肯止，或阅十载续弗成。田旁漜泥防下堕，刳竹百丈从中撑。
竹如朽蠹虞渗漏，人能伏井听厥声。碾灰和油妙补空，技神若此由心精。
井口如盂难取水，断竹续竹圆简（筒）成。辘轳千尺巧升降，老牛转磨无时停。
倒水绵绵注巨釜，斫取槱木相煎烹。熬波出素究何状，其极洁者如水晶。
笮夷焚薪不足道，梓潼伞子价亦轻。盐泉久载太冲赋，王孙恃此家亦赢。
何当囊取火井火，深宵照字敌短檠。
这首诗刊载在钟骏生《养自然斋诗话》卷八中，钟骏生是清朝咸丰时人，咸丰十年（1860年）状元。
榘卿的这首古风，把内江的盐井开发过程说得很清楚，从开始的不懂，到后来的摸索前进，逐渐找出规律，打出盐井，用牛拉辘轳提出盐水，用竹子打通，连成管道，把盐水送入大锅，进行熬制，出来的结晶盐如水晶一般洁白。许多人都由于进行盐业生产而发了大财。
“辘轳千尺巧升降，老牛转磨无时停。”说的就是“盐车”抽取卤水的过程，这是一种使用畜力的抽水机械，从“倒水绵绵”的描述中我们可以看出，此机械可以连续抽取卤水，明朝宋应星的《天工开物》制盐一章中有图有叙述，可供参考。
最后两句诗“何当囊取火井火，深宵照字敌短檠。”说明，在开凿盐井的同时，人们发现了“火井火”可以用来照明。这里的火井火就是我们现在称之为“天然气”的物质。大家都知道，四川是我国天然气储藏较多的地方之一，打井发现天然气，是十分可能的事。四川邛崃境内就有一个叫火井镇的地方，是世界上最早发现天然气的地方。现在还有一口火井的遗址。据史书记载，我国在汉代就已经发现了天然气，最初就是在开凿盐井时发现的。“火井”在《天工开物》中也有记载。
九、机械力学的应用——桔槔（见拙作《古诗词中的科学——关于桔槔》）
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