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旋转

来源:解放日报 | 詹克明  2019年10月10日09:28

宇宙万物俱在旋转之中!

从微观、宏观,直到宇观,普遍地存在着“旋转”——原子中电子的轨道旋转(同时还有“自旋”);生物大分子DNA的双螺旋结构;蛋白质分子的α–右螺旋结构;向日葵旋出斐波那契数列;鹦鹉螺形成对数螺线(螺旋又分左旋与右旋,大部分螺蛳壳是右旋的,“左旋螺”极为罕见),藤本植物的螺旋缠绕,“茛苕叶旋涡纹”遍及古希腊、古罗马所有艺术装饰(如罗马万神殿圆柱、梵蒂冈枝状烛台、科林斯式柱头,甚至每把小提琴都雕有一个旋涡状琴头),此外还有费马螺线,等角螺线,阿基米德螺线,双曲螺线……

就宇宙而言,月球绕着地球旋转;地球绕着太阳旋转(并伴有自旋);太阳系又绕着银河系银盘中心旋转;银河系也在自旋(它由两条主旋臂和两条尚未形成的旋臂组成)。河外星系更是有着无穷多的旋转星系(哈勃望远镜仅在一个狭小的区域观察了10天就拍摄到3000多个星系)。据悉美国航空航天局(NASA)在鲸鱼座还拍到了一个比银河系大3万倍的星系,这是已知最大的螺旋星系。

就连我们的十个手指也都有旋转螺纹。清代李伯元《南亭四话》“新婚竹枝词二十四首”就有“笑并栏杆携手坐,与郎细数指尖螺”的诗句,亲昵恩爱,细腻入微,充满情趣。

旋转必有一个恒定中心!

旋转中心又可分成两种:一种是“实心”的(如太阳系的太阳);另一种是“空心”的(如台风气旋中心的“眼”)。台风中心的“眼”是十分安静的。尽管台风过境时狂风暴雨异常猛烈,但一旦“风眼”来到你的头顶,就会短暂出现无风无雨的一抹蓝天,风眼一过又会风雨大作。

旋转中心的变更无异于一场革命。恰如权力中心的易主,哥白尼的“日心说”取代了“地心说”,从而彻底颠覆了统治1300年并已被视为正统的天主教教会宇宙观。

旋转能产生额外的“稳定性”!

旋转体转动的速度越快,稳定性也就越高。最简单的事例就是骑自行车,车轮转得越快,车骑得也就越平稳,太慢了车子就会倒下来。

想起儿时玩的陀螺,你必须不断地用鞭子抽打陀螺,它才会转起来,而且抽打得越狠,转得越快,也就立得越稳。大型舰船上就是按照这一原理安装了一种不断旋转的“陀螺稳定器”,以增强船体在狂风巨浪中的稳定性。陀螺稳定器现已广泛应用在船舶、飞机、人造卫星、航空航天器上。近年来由于微型陀螺稳定器的诞生,它还被用在诸如小型无人机与高端摄影器材上。

枪炮中膛线(又名来复线)的功能就是让弹头快速旋转,以使其在出膛后的飞行中保持方向稳定,从而大大提高了射击精度(枪炮器械专家将螺旋膛线视为枪管的灵魂)。

旋转能够形成“凝聚力”!

德国著名的哲学家康德1755年最早提出“星云说”,康德认为:原始星云本是由大小不等的固体微粒组成的,万有引力使这些微粒相互接近,凝成较大的团块,而且团块越大,引力也就越强,使中心部分物质与能量越聚越多,最后引发核聚变反应,形成太阳。处于外围的微粒在太阳的强烈吸引下向中心坠落,并形成若干个次一级的引力中心,凝聚成一些围绕太阳转动的行星(地球也是其中的一员)。

旋转会产生“离心力”“向心力”!

高速车辆在急转弯时“离心力”常会把人甩出去。当这种“离心力”遇到阻碍时,就会产生与其大小相等,方向相反,互成反作用力的“向心力”。“过山车”到达竖直圆环顶端时,人之所以不会掉下来就是因为轨道受到车体压力而产生的向心力在起作用(这里“高速”起着决定性作用!速度不够高,过山车就会“失速”而跌落下来)。

社会的运转宛如一个不断向前推进的“旋转体”。如何让社会产生“凝聚力”“向心力”,避免“离心力”所导致的分崩离析,乃是维持整个社会稳定运行的关键。悠悠万事以此为大,不可不察也。

旋转能达到“视觉上”的均和!

太阳光由赤橙黄绿青蓝紫七种颜色组成。一块圆形硬纸板等分为七个圆心角,分别涂上这七色水彩颜料,当使硬纸板疾速旋转起来时,板面立即变成了白色(奇怪的是,同样地将这七色水彩颜料混合在水中,却未能变成白色)。

旋转能均衡一切,它所凭借的乃是“圆”。

任何“不均衡”的板材(不管是三角形、四方形木板,甚至是一根方筷)高速旋转起来,都成为匀称的“圆形”(工厂里一个高速旋转的马达,无声无息,如同静止不动,若不小心,常会碰触出事故)。

“圆”具有天然的“平等”品格。按照欧几里得《几何原本》给出的定义——“圆内有一点,它与圆上所有的点所连接的线段都相等,这个点叫作圆心”。我赞赏“圆心”:首先是它创造了“平等”;其次是它的“虚心”——你在任何“圆”的几何图形中都看不到“圆心”,但它确实又是一种虚拟的“实在”,没有它就没有世上一切的“圆”。“圆心”乃万圆之母,堪称一切“中心”之鼻祖!

“圆”的完美无缺有时会让人萌生出某种精神上的企盼与追求,如“圆满”“圆成”“圆通”“圆润”“圆熟”……诚若董桥所言——“事缓则圆”。欲图大事者,不必急于金戈铁马地去“扫平”天下,以至留下哀鸿遍野的一片狼藉;若是心中有“圆”,崇尚于“圆”,顺其自然地执着求“圆”,到头来反而能水到渠成,功德圆满地营造出一派和风遍野的“杏花春雨江南”。

就“旋转”而言,与我们每一个人关系最为密切的旋转当数“地球”的旋转(尤其是地球的“自转”)。

由于地球自西向东旋转所带有的“惯性力”,使它产生了对人类具有重大影响的“地转偏向力”(地理学家称其为“科里奥利力”,简称“科氏力”)。“科氏力”的作用使得在地球的北半球,台风和飓风等热带气旋都呈逆时针方向旋转,而在南半球则会变成按顺时针方向旋转。

在北半球,水池里的旋涡均朝逆时针方向旋转;在赤道附近,水池里的水没有旋涡;在南半球,水池里的旋涡则是按顺时针方向旋转的。

比较台风气旋在圆圆“地球”上空

的卫星云图与在孩子圆圆“头颅”上的头旋照片,这两者竟然如此相似!头旋“中心”相当于气旋中的“眼”,没有头发掩盖的“眼”,就成了露出头皮的“旋窝”。

为什么会形成头旋?从医学角度来看,毛发和头皮之间都有一定的倾斜度(倾斜角约在15–45度之间),使得这些毛发的分布形成毛流,毛流顺着中心向四面散开就形成了“旋”。更有一种说法:类人猿在下雨的时候为了能让雨水顺利地从头上流下来,头发自然而然地就会分散在四周,从而在头顶上形成一个“旋”。此说当属合理,它让我联想起另一个事实——人手臂上的汗毛,大臂的毛朝下长,而小臂上的毛却反而朝上长(腿部亦然)。之所以如此是因为,每当下雨之时,人猿都是蜷缩四肢双手抱头,这时手臂上所有汗毛的走向都是“朝下”,非常便于雨水顺毛流下去。此种解释与“头旋有利于雨水顺畅流下”的设想如出一辙:可以想象一下,当大雨瓢泼而下之时,可怜兮兮的人猿双手抱头蹲坐,雨水顺着头发旋路流下的同时,大肘、小肘汗毛以及身上的雨水也同步地朝下流动。这表明人体体毛在形成过程中是全身“一体化”的。

众多文章还都谈到一个有趣的事实,令我真假莫辨——北半球出生的人,他的头旋大多是以顺时针方向旋转的;而南半球出生的人,其头旋大都按照逆时针方向旋转!难道头旋的旋向也跟地球自转有关?吾真不敢知也。