天津大学资深教授、流体力学家王振东是力学科普的行家里手。近年来,他已推出两本好书:《力学诗趣》1和《诗情画意谈力学》2,不久,他的新作《趣话流体力学》即将由高等教育出版社出版,我已看到目录,内容很有意思,很期待它的问世。
王振东教授的科普著述有一大特色;善于把流体力学与诗词结合起来,绘声绘色,美轮美奂。他熟稔我国古代诗词,尤其是唐诗宋词,到了可以信手拈来的程度;他又深刻地了解流体力学的原理和应用,知晓关键性内容,因此,听他娓娓道来,如同享用美味大餐。例如,他从“不尽长江滚滚流”,讲到随处可见的形式多样的流体流动;从“但见流沫生千涡”,述及流体力学中千姿百态的旋涡;“从风乍起,吹皱一池春水”,说到变幻无穷的波动。你看,流体力学所描述的三要素——流、涡、波,被他用辛弃疾、苏轼和冯延巳的三件诗词佳作予以生动描绘。再如,借用白居易的诗句“郡亭枕上看潮头”漫话潮汐的开发利用,采用杜甫的诗句“长使英雄泪满襟”叙述湿润现象及其应用,引用李白的诗句“飞湍瀑流争喧豗”阐释流动声学。如此等等。阅读之下,让流体力学界学者发出会心微笑,让文科人士觉得,古代文人骚客的大作竟可做如此解读,原来他们竟如此“懂得”流体力学(当然他们全然不知道“流体力学”为何物)。
这位学长最得意之名篇是《野渡无人舟自横》。根据他写的《诗情画意谈力学》后记;《春潮带雨晚来急——‘野渡无人舟自横’的写作札记》2,他初识韦应物的这一名句有六十年之久,曾四度撰写文章,用此名句来描述流体力学中的流动稳定性。韦应物的这首七绝写于781年,全文是:
独怜幽草涧边生,
上有黄鹂深树鸣;
春潮带雨晚来急,
野渡无人舟自横。
他赞叹“在这洗练的诗句中还凝聚着诗人对力学现象的洞察力!”
经常在野外漫步的人知道,在荒无人烟的渡口,一叶停泊的小舟,总是垂直于河岸,而不是惯常想象的那样平行于岸边!为什么?流体力学知识给你答案,仅当小舟处于垂直于岸边时,才是稳定的方位,作者用一个简单的模型做了数学演示,结果令人折服。我从网上搜罗了一些照片(参看图1),事实果真如此!
这篇文章产生了广泛的影响,也给我留下难以忘怀的印象。
现在,笔者想给此文续貂了。但是,下面的叙述并非充满诗情画意,而是有点悲惨:与一场令人痛心的灾难有关。
朋友们大概还记得,去年的这个时候,也是晚春季节,一个突如其来的坏消息使得国人震惊。2015年6月1日晚上约九点半,重庆航运公司所辖的一艘中型游轮“东方之星”号,在从南京驶往重庆途中,突然遇到罕见的强对流天气,在长江中游湖北监利水域不幸沉没,船上载有乘客和机组人员共454人,其中12人先后获救,其余442人罹难。原本欢乐的沿江畅游,一下子变成地狱之旅,令罹难者家属难以接受。
我们的党和政府对这一突发灾祸非常关怀,立即上下动员,进行救援。媒体也立即行动起来,纷纷全方位报道抢险救灾行动,传递相关信息。
从沉船事故发生之后,央视一直在进行现场直播,所有国民全神贯注地跟进,关注着救灾的一举一动。一看电视画面,底朝天的沉船就显现在我们眼前,节目主持人在强调,在场的救灾人员生怕沉船在激流冲击下大幅度移动,正想方设法固定沉船。一看到沉船的方位和姿态,我的脑海里马上出现王振东君的这篇《野渡无人舟自横》,沉船不正是处在一个非常稳定的状态吗?我做了简单的分析和推演之后,断定:这一结论没错,尽管沉船不是完全垂直于江岸,但它与岸线的夹角约为75°(参看图2),处于王振东文章所述的流动稳定区间45°到90°之间,也就是说,75°角在这一角度范围内,沉船的稳定性毫无问题!在急速的江流中,它将纹丝不动,因此不必劳神费力去固定沉船。
如何将这一意见尽快传达到救灾现场?我想起,几年前在央视拍摄钱伟长先生的专题纪录片时认识的央视十频道的一位汤导,我立即打电话给汤导,让她经过她的央视同事转告救灾领导者。为了说服她,我特地找出这本《诗情画意谈力学》作为理论根据,诵读了有关章节,并告诉她,假如她的同事或救灾者不相信我的话,可以读此书的首篇文章(第1页至第6页)。当然,她立即很负责任地与正在直播间的同事做了沟通。
后事我没有再去过问,从救灾场面看起来,确实,人们不再去加固沉船,许多武警战士和救灾人员在硕大的船底上走动、操作,还真的救起了几位幸存者。
俗话说,艺多不压身,平时多一点知识储备,急用时会有一点用场。
备注1 说一个轻松的轶事。1997年我在香港城市大学数学系进行访问时,系里组织春游,到正在建设中的香港大屿山新机场参观。那天有风,维多利亚港不大平静,经不起风浪的一些朋友有点晕船。糟糕的是,开游船的驾驶员大约是一位新手,当船在新机场附近系泊时,竟然不知道该把船冲着岸线(他当然不知道唐诗诗句“野渡无人舟自横”与流动稳定性的关系),而让船平行于岸边。学过流体力学的人知道,在这种状态下,拍岸浪(beat)最厉害,害得一群乘客大大晕船,面对着美味的自助餐毫无胃口。我出生在海岛,不大会晕船,倒是享用了这顿美餐。
备注2 上海大学《自然杂志》资深编辑林凤生在他的新浪博客“老林博客”中把武际可和王振东称为“力学界的两位才子”。他俩都是人才辈出的北大力学系五八届的,都是力学科普行家。武际可在“大众力学丛书”中已出了三本书:《拉家常 说力学》、《力学史杂谈》、《音乐中的科学》。他的科普名篇是《捞面条的学问》。他在太原理工大学访问时,大学生听众将他戏称为“捞面条教授”,照此推理,按在下的想法,可以戏称王振东为“舟自横教授”,多有得罪!
参考资料
1. 王振东,武际可,力学诗趣,天津:南开大学出版社,1998.
2. 王振东,诗情画意谈力学,高等教育出版社,2008.
写成于2016年5月17日
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