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物理人生

感谢引力的致命吸引

—万有引力定律

吳慕乡 刘丽红

 

被苹果打中的牛顿

  “好痛唷!”摸摸白天被苹果K到头上的一大包,年仅二十三岁的牛顿(Issac Newton, 1643-1727)在床上翻来覆去,想到近来一连串不顺遂的事更是辗转难眠,近因黑死病袭卷整个英国被迫离开英国剑桥大学三一学院无法顺利求学,回到故乡的他未来也未卜,连呆坐在涼风徐徐的苹果树下也会被树上掉落的一颗熟透的苹果打到头…,正反覆思索哀歎时不我予之际,突然摸着头上痛包的手停住不动。
  “咦!这…苹果怎么会从树上掉落打到我的头呢?这是…难道…唉呀!太棒了!!”忽然灵机一动,躺臥在床上的牛顿跳了起来,这下子更睡不着,是兴奋地睡不着了。因为牛顿想到苹果受地球引力掉落下来所受的重力,会不会就如月球受地球的引力而绕着地球运转一样,忍不住跳下床,打开晕黃的桌灯,他拿出纸笔开始画…从地球的半径,月球和地球之间的距离,以及月球绕着地球运转的週期,推算出地球和月球间引力的大小正好和它们之间的距离成反比…万有引力!太棒了,感谢苹果打到我。
  牛顿发现了举世闻名的万有引力定律,成为当时最伟大的科学家之一,也让后人因他当初所受小小的災祸而蒙福。

  牛顿也发现,苹果因为受到地球引力掉落下来的同时,地球也会受到苹果引力的影响,而这也就是现在大家所熟知的作用力和反作用力定律,只是因为地球的质量非常大,所受到苹果引力的影响超小,无法观测得到;而地球受到月球引力影响所造成的潮汐现象就非常明显。

马拉车?车拉马?

  生活中有一些实例也和牛顿的作用力和反作用力有关,每当我在物理课上对学生讲述牛顿所发现的作用力和反作用力时,我常会问学生一个问题“你们想想,是车拉马还是马拉车?”,相信同学明明知道是马拉车,但在老师一问之下就不太敢确定了,因为在马拉车的同时,车也会给马一个反作用力,然而它们的大小相同卻方向相反,所以马应该无法拉得动车,看着同学彷彿也被苹果K到摸不到头绪时,我就会笑笑地解开谜题,问题的症结其实是在於车和马的作用力和反作力是作用在不同的物体,两力是不能相互抵消的,即马在拉车时,只要考虑车子所受到马的拉力和地面给它的摩擦力,也就是只要马拉车的拉力大於和地面的摩擦力,马就可以拉得动车了!

打小孩,谁痛?

  当一个小孩犯错或不乖时,为了他好父母常会用各种方法来管教,有时父母甚至会给予适度的体罚。然而根据牛顿的作用力和反作用力定律,当父母用手打小孩手心时,小孩因受到父母打的力会感觉疼痛甚至会哭,但同时父母的手也会因受到一个反作用力而同样觉得疼,更何況父母的心可能会更痛,而这也正是大家常听到的“打在儿身,痛在娘心”的道理。
  有时做儿女的常常无法体会父母的心,经常觉得父母管太多,管太严,曾经有一个高中生向他的父亲要一台摩托车,因他非常羨慕朋友有车,可是他的父亲卻以他年纪小骑车危险,沒有立即答应,但承诺只要他好好读书考上大学就会送给他这个礼物,沒想到这个孩子竟然意气用事离家出走,且一走二十年…。又有一位母亲,她的孩子一直不断地在学校犯错,在所有告诫和规劝均告无效后,她伤心地拿平时用来管教孩子的戒尺,当着孩子的面用力地打自己的手心,一面打一面哭着说,都是自己管教无方才让孩子不肯听话,孩子见状扑向前去,流着淚紧紧抱着妈妈…。有时,儿女常常无法了解父母为何不能立即答应他们的要求,亦不能用心体会父母为我们着想的苦心,而上述两个例子鲜明地告诉我们,倘若儿女能把“物理”学好一点,也就是彻底明白牛顿的作用力和反作用力的道理,相信他们更能了解父母对我们无私无我的好了!
  有一个寓言故事说来也有異曲同工之妙!听说,有戶人家养了一只漂亮的小貓,最漂亮的就是牠身上的毛了,又长又卷花色又美,但是有一天牠的主人不分青红皂白地拿了把剪刀逕往牠身上剪毛,牠拚命闪躲也沒用,一身牠引以为傲的毛被剪得光禿禿,变得奇丑无比,这只小花貓,哦,不!现在是小禿貓非常伤心,不知道牠的主人为什么要这么做?牠不再照镜子了,甚至用爪示威,不让主人再亲近牠。
  有一天,小貓看到电视上警察破获一个偷盜集团,这群坏人居然专门偷貓,将貓咪身上的毛皮剝取转卖给不肖商人,镜头一转,小貓看到有好多貓咪的皮毛竟都陈列在櫥窗里,这时,牠终於明白当初主人为牠剪毛是怕牠被抓走,是为了救牠一命,回头一看,主人正对着牠慈祥地笑轻轻朝着手呢!相信此刻一步步走近主人的小貓一定知道,最爱抚弄牠毛的主人当时下手剪毛时的不忍和苦心了。
  我们呢?号称万物之灵的人们哪!明白父母管教子女的苦心了吗?难道一定要等到自己成为父母才懂,还是非到“子欲养而亲不待”的遗憾来临时才明暸呢!

管教,谁痛?

  在基督教的信仰里,基督徒坚信慈爱的天父爱他们至深,可是人不是神,往往在试炼来临时总会显出人的软弱,尤其当不明白天父的心意时,在碰到挫折和管教就会有很多埋怨和不信。
  最近,有一部电影值得我们再三省思,故事提及一位牧师因深爱的妻子因病过世,唯一的孩子又深受气喘之苦,常常一口气喘不过来就像要断气一样,思念死去的爱妻,看着受苦的孩子,这位牧师不仅抬头埋怨神,甚至气愤地拋掉牧师的名分…。故事发展到后来,因着外星人入侵,这位男主角只好负起责任抗敌,节节败退的外星人拚着最后一招,施放毒气以求胜利,眼看着爱子又要因此而死,这位主角心急如焚,沒想到,孩子在那关键时刻气喘发作又一口气喘不过来暂时闭了气,沒吸到致命的毒气,他的气喘居然救了他一命,这位主角最后拿起牧师服跪了下来,他终於明白为什么天父要让他的孩子受气喘之苦,而他的受苦,慈爱的天父更明白。
  其实,天父知道什么对我们最好。
  圣经中有一个葡萄园的比喻“我是真葡萄树,我父是栽培的人。凡属我不结果子的枝子,祂就剪去;凡结果子的,祂就修理干淨,使枝子结果子更多…”(约翰福音15:1-2),先来了解葡萄园里栽种葡萄的情形或许能让我们更明白这个比喻,葡萄园里工作的农人是不会让葡萄枝沿地乱生的,他让枝子攀附在木条上,或被绑在棚架上,且会把葡萄修剪至一定的高度,使空气流通,接受充足的阳光,並将胡乱蔓生的枝子毫不留情地一刀剪除,为的就是让它长得又大,又好结出最多的果子。
  现在的我们所受的磨难可能正处於被修剪的当口,很痛也很不甘心,但是细心想想或许这正是天父要成就我们为那最美,最好也最大的果实。
  曾经听到一个小朋友说故事,他讲到一个大理石的寓言故事,他一边说一边还做动作,模样十分可爱。他说,在花莲山上的大石头有一天被大怪手挖走,被带到市区将分块制成不同的东西,敲呀敲,一块块的石头出现了,标上“甲”记号的石头不断地哀哼:“好痛!好痛呀!不要再敲我了!”看着它大声地喊,工人停止不敲,就把它丟在一旁,打算把这块还是粗砖的它砌成大理石地板放在教堂地面上;再把另一标上“乙”记号的石头拿来不断地用力锤打,乙石头隐忍着疼痛,一段时间后,工人终於完成了工作,看着自己的傑作,工人笑着说:“嗯!这是一块经过千锤百鍊的美石,我要把它放在圣洁教堂的顶端让人们诚心地欣赏!”
  如果你是那块甲石头,知道自己将来会被万人踩在腳底下,相信你一定无论如何也会忍住疼痛愿意身经百锤,可是,问题就在於人们常常不愿先承受苦处,在苦难来临时闪躲,抱怨,逃避,甚至有人因而殉情,自杀,结束自己宝贵的生命,社会新闻中常有白发人送黑发人生离死別的至痛画面,我真要再说,果若孩子明白父母亦同时承受那犹如刨肉刮骨之苦,这孩子就不应也不能随言轻生了。
  细数人生功课中的“作用力”和“反作用力”还真是不胜枚举!


牛顿摆 Newton's Cradle 展示牛顿运动定律

  试想,若非牛顿被那颗熟透落下的苹果不偏不倚地打中,或许也沒有如今物理学中—万有引力,作用力,反作用力和以后陆续的种种重大发现了。或许某天我们也相约坐在苹果树下吧!

(选自作者著碰撞的火花在跳华尔滋—从物理看人生展翅天使团队出版)

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2020.7

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