物理之謎
力和速度關係之謎
自古以來，人們都有這樣的直接感覺：力產生速度，力大速度快，力小速度慢，力和速度緊密相關。
產生這種感覺是很自然的。在自然界，除了日月星辰是在運動以外，一切都是靜止的，如同一幅靜物寫生畫。但是，當用力推一下桌子，桌子移動了；若不再用力，桌子又不動了。這說明，力可以產生速度，有了速度，也就有了運動。再看一輛馬車，兩匹馬拉，馬車具備一定的速度；如果換成四匹馬拉，顯然馬車的速度要快得多。由此又說明，力大速度快，力小速度慢。
上述結論，不要說我們一個普通人(如果他從來沒有學過物理)憑著直覺，認為是正確的，就是兩千年前偉大的學者亞裏士多德在他寫的力學中，也發現了這條“規律”，他寫道：
“推一個物體的力不再去推它時，原來運動的物體便歸於靜止。”
然而，這個結論是錯誤的，直覺往往被一些表麵現象所掩蓋。由於有摩擦力和空氣阻力的存在，使我們產生了這種錯覺。伽利略在他的《兩種新科學》中這樣精辟地寫道：
“一個運動的物體假如有了某種速度以後，隻要沒有增加或減小速度的外部原因，便會始終保持這種速度。”
伽利略的結論與亞裏士多德的結論顯然是針鋒相對的：亞裏士多德認為力與速度緊密相連的，而伽利略認為力與速度並沒有必然的聯係，在沒有外力的情況下，物體保持靜止或勻速直線運動。這也就是後來牛頓所發展的思想，形成牛頓力學的基礎。
應該說，伽利略和牛頓居然能夠從現實世界中“超脫”出來，在一個完全理想的真空環境中研究力和運動的關係，這是很不簡單的。這種衝破現實的開創精神是難能可貴的。
現在，對於稍微學過一點物理的人來說，都能理智地認為：力並不產生速度，力隻與加速度有關；物體在無外力作用時始終保持它原來的靜止狀態或勻速直線運動。大家都很虔誠地認為牛頓三定律及萬有引力定律都是千真萬確的。
那麼，現在我們又要再來打一個問號：牛頓定律果真放之四海而皆準嗎？比如說，世界上有沒有一個物體“在無外力作用時始終保持它原來的靜止狀態或勻速直線運動”呢？你一定會說：“有！”你會舉例說：一草一木一石，如果沒有外力，它們保持著靜止；太陽月亮星星，始終是在不停地運轉。然而，我要說，這些例子並不說明問題。因為，世界上一切事物靜止是相對的，運動是絕對的，因此一草一木一石，怎麼能說它們是靜止的呢！但是如果說它們是運動的(或許說它們在另一個坐標係統中是運動的)，那麼使它們運動的外力是什麼呢？再說太陽月亮星星固然是在不停地運轉，但它們並不是勻速直線運動，而是沿著橢圓的軌道，在軌道上的速率也不是恒定的，它們按照開普勒定律在變化。況且這種橢圓運動是受著相互之間的引力支配著。於是，在地球上找不到一個真空環境，在太空中即使有了真空環境，卻又找不到一個能說明無外力下保持勻速直線運動的例子。由此牛頓定律自身又產生了新的矛盾。
提出這個矛盾當然不足以大驚小怪，也並不是完全否定牛頓定律。但是從這樣一個側麵觸及到牛頓定律的缺陷。為了解除這個疑難，必須引用現代物理的概念和相對論力學的原理。
超距離力之謎
在研究力和運動的關係時，我們發現有兩種不同類型的力：
一種是我們非常熟悉、也非常理解的力，它是來自於人體肌肉的收縮或者出自動物本能的活動，這是我們最早知道的力的來源。隨著科學技術的發展，采用機械或電力，又可以延伸和擴大人的能力。這種力必須真接與物體接觸，把力直接施加在物體上，於是使物體從靜止變為運動，或者使物體原來的運動狀態發生改變。比如用手去推車，用纖繩去拉船，讓毛驢去推磨，這些都是使力直接作用到物體上，於是車走了，船行了，磨轉了。又比如用起重機吊物體，由於物體直接掛在吊鉤上，於是起重機的力量通過吊鉤作用在物體上，使物體吊起。這幾種情況都是力與物體直接接觸。還有一種情況是力通過中間媒質作用在物體上。比如用槳劃船，人並不是用槳直接推船行進，而是用槳向後推水，使水產生一個反作用力來推船，因此，力是通過水這個媒質作用在船上的。中間媒質在力的傳遞中起了很大的作用。
另外一種力卻完全不一樣。它不直接與物體接觸，甚至也不需要中間媒質的傳遞，它能超距離地產生作用。如萬有引力就是這樣一類力。在茫茫的宇宙中，星星、月亮、地球和太陽彼此之間，都存在著互相吸引的力。這種吸引力引起行星繞太陽的運轉，形成天體固有的運動。在地球上，任何物體都受到重力的作用。一塊石頭不管是離地1米高，還是離地100米高，它都受到重力的影響，即便這塊石頭是在真空中，它依然有重力存在。這使我們想到聲音的情況：聲音得以傳播，是需要有中間媒質的。比如在空氣中，聲音就可以得到傳播；而在絕對真空中，聲音就無法傳播。可是萬有引力在絕對真空中，照樣存在，照樣能傳遞萬有引力。因此，萬有引力是一種名副其實的超距離力。
超距離力的源泉不是有生命的人，不是人的一種主觀努力，而是無生命的具有一定質量的物體。兩個靜靜的無生命的物體，它們之間居然產生著互相吸引的力，這點本身就夠耐人尋味的了。況且，這種超距離力還可以不受距離的影響，不需要任何媒質就可以傳遞，那更是令人奇怪的了！
萬有引力究竟是通過什麼來傳遞的呢？為了給予合情合理的解答，科學家們引進了“以太”的概念。“以太”是一種無重量、無色、無臭的物質，它是一種能充滿一切透明物體和全部真空的媒質，而且以太是絕對靜止的，以以太為參照物所建立的參考係，可稱為絕對參考係。就是這種以太，也充滿了宇宙空間，成為星體運行的中間媒質。這樣，萬有引力終於找到了傳遞它的中間媒質，這就是“以太”。
雖然以太牽強附會地解釋了萬有引力的現象，但畢竟對以太的存在難以置信。因為這是一種捉摸不透的物質，與以往我們所遇到過的任何物質都不一樣，它並沒有任何物質存在的特征，但是它卻有著神通廣大的功能。它如同上帝的存在一樣難以相信。而且，由於以太的引入，產生了許多自身矛盾的現象。因而，以太在經典物理學的發展史中，僅僅是一個匆匆的過客、短暫的幽靈。
以太之謎(一)
從17世紀以來，“以太”曾經是物理學發展史中的一個幽靈，飄遊徘徊，甚至滲透到多種學科領域中去。它的出現是人們主觀意識的產物。正如遠古人類對自然現象不理解而產生了宗教、信奉著上帝一樣，當物理學發展中遇到無法解釋的現象時，也就唯心地按主觀願望虛構出稱之謂“以太”的奇妙物質。
在牛頓創立了經典力學以後，有兩個問題並沒有得到解決：一是萬有引力作為一種超距離作用力，是通過什麼媒質來傳遞力而產生作用的；二是牛頓力學適用的是慣性係統，而慣性係統必須相對於一個絕對參考係而言的，那麼宇宙空間中到底有沒有一個絕對參考係？如果這兩點得不到解釋，牛頓力學的基礎就會動搖。
當笛卡爾首先引入“以太”這個概念以後，無形中為牛頓力學的困惑帶來了一線光明。按照笛卡爾的想法，以太是一種充滿了一切透明物體和全部真空的媒質。它既無重量，又無色無臭。由於以太的存在，萬有引力就是通過以太作為媒質傳遞力的作用。同時，由於以太在絕對空間中是靜止不動的，因此以以太為參照物所建立的參考係，必然是絕對參考係。
在光學的發展中，一直是有兩種學說。一種是牛頓的微粒說，認為發光體發射出來的是微粒；另一種是惠更斯的波動說，認為光是一種波動，這樣才能比較好地解釋光的幹涉和衍射的現象。如果從後一種波動學說出發，就會提出這樣的疑問：光波在真空中能夠傳播，它是通過什麼媒質傳遞振動的呢？於是在楊氏的倡導下“光以太”應運而生了。由於光以太能傳播光波，如同海中的水波那樣，因此光以太更具備物質的特征。
牛頓對於以太的態度是比較微妙的。牛頓在青年時代曾提出了引力的以太起源假說，可是在1704年的《光學》一書中，矢口未提以太；在1706年拉丁文版《光學》中，居然尖銳抨擊以太假說；1716年《光學》再版中，他既提出了有關以太問題的假說，又保留了反對以太的某些觀點。牛頓為什麼會有這種態度呢？這是不難理解的。因為牛頓既作為牛頓力學的創始人，又作為光的微粒說的代表，他必然在以太問題上是處於矛盾的地位。
在電磁學領域中，富蘭克林提出了“電以太”，他認為：一切物體中都存在一種無所不在的電流體，隻不過在正常狀態下物體中的這種電流體觀察不到。但是當摩擦或其他因素的幹攏以後，使有的物體失去電流體，另外的物體獲得多餘的電流體，於是產生了“電流”的現象。按照電以太的概念，人們似乎看到電流如同人的血液一樣在導線中流動。
麥克斯韋還把以太的概念應用到電磁理論中去，提出了“以太渦旋”的新概念。他設想在全部空間都充滿著磁力管，而每個磁力管中充滿著以太，這些以太都在作旋轉運動。由於旋轉流體都會產生縱向收縮和橫向排斥的現象，所以以太渦旋也會產生這種效應。在這種模型中，磁場相當於以太渦旋的角速度，電場相當於渦旋的橫向位移，而電流相當於以太渦旋中間夾雜的粒子的流動。
如果說，上帝隻有一個，那麼，以太卻已經成為一個家族。綜上所述，不是有引力以太、光以太、電以太、以太渦旋等等？這些以太之間，相類似又不盡然，但有一點卻是相同的，那就是看不見、摸不著，難以讓人揣度。
如果說，以太解釋了經典物理中若幹分支的一些疑難現象；那麼，倒不如說，以太的概念使人增加了混亂，以太本身也隱含著更尖銳的矛盾。
以太之謎（二）
任何一種虛構的東西都會出現破綻。正如雕塑家羅丹說過：“一個藝術家，故意要裝飾自然，那他創造出來的東西是醜的，因為他說謊”。“以太”這個虛無漂渺的東西必然也會落得這樣的下場。
前麵已經說過，以太充滿著一切透明物體和全部真空，以太在絕對空間中是靜止不動的。因此，以太可以說是一種永遠靜止的媒質。正因為這樣，太陽、地球以及星星都是參照以太作絕對運動。
我們知道，由於地球繞太陽公轉，它的速度為V=3×104米／秒，而光的速度為C=3×108米／秒。因此由於地球與太陽之間有一個相對的運動，使之在地球上用望遠鏡觀測時出現光行差現象。這種光行差現象用望遠鏡的傾角α表示：
tgα=vc
如果把V和C的數值代入，得tgα=0．0001，於是α≈0．0001弧度。這個數值無論是從計算還是直接觀測都非常符合。由此說明：地球相對以太的速度等於地球繞太陽公轉的速度。反過來說，以太和太陽係之間沒有相對運動，以太似乎相對於太陽是靜止的。
這樣就產生了矛盾：開始我們已經說過，太陽是參照以太作絕對運動，現在的結論是以太相對於太陽是靜止的，也就是太陽相對於以太沒有絕對運動。這如何解釋呢？
問題還不僅僅在於此，由光行差現象，我們證實了以太對太陽相對靜止。同樣也可由光行差現象證實以太對其他恒星相對靜止。那麼是不是應該說以太相對於銀河係靜止？但是太陽又以2．5×105米／秒的速度繞銀河係的軸轉動。假如說以太相對於銀河係靜止，那麼以太相對於太陽靜止又是不成立的了。
接著，我們再從以太最初的概念出發，認為地球也是參照以太作絕對運動。那麼，從相對運動的觀點來看，既然地球在以太中以速度V作無阻力的絕對運動，反過來以太對地球就應該以一V的相反方向速度流動。於是地球上就應該測得到“以太風”的存在。為此，物理學家們紛紛用各種實驗試圖證實這種“以太風”的存在。其中以1876至1887年之間由邁克爾遜和莫雷兩人所做的實驗最為著名。實驗結果表明：以太風並不存在。於是隻能說明：地球相對於以太是靜止的。
綜上所述，以太似乎是相對於地球靜止，以太又似乎相對於太陽靜止，以太還似乎相對於銀河係靜止。然而地球繞太陽公轉，太陽繞銀河係也在公轉。這裏的矛盾重重，“以太”再萬能也無法自圓其說。
另外，我們還說過，以太在作為超距離力的中間媒質而言，它既作為一個絕對參考係，又不阻礙任何物體的運動。它如同我們在化學中所遇到的催化劑一樣，本身不發生任何變化。以太雖然能傳遞萬有引力，但它絲毫不左右運動，運動也絲毫不左右它。可是在“光以太”中，以太既然能傳播光，而光是橫波並不是縱波。大家知道，聲波是一種縱波，它的傳播方向和振動方向是一致的，所以對於媒質隻有一個壓縮的過程。空氣正是受壓縮，能傳遞聲音。可是光是橫波，它的振動方向與波的傳動方向是相垂直的。這樣就要求傳遞橫波的媒質必須具有切變的性質，因此光以太必須是一種類似彈性固體，因為隻有彈性體才能承受切變。既然以太是一種彈性體，它必然要對物體的運動起阻礙作用；反過來，運動的物體也會對它產生反作用。尤其是在光線通過水和玻璃等透明物質時的光速減慢，說明水和玻璃等物質對以太有影響。這樣，以太在力學現象中的角色與在光學現象中的角色判若兩人，以太自身發生了矛盾。
盡管以太在四麵楚歌中處境不妙，但是在沒有更好的理論來替代它時，它仍然霸占著經典物理界的寶座。直到1905年，愛因斯坦創立了狹義相對論，才真正徹底地清算了“以太”的誤謬。
一場有趣的辯論
俗話說：“事實勝於雄辯”，這話有一定的道理，但也存在著一定的片麵性。尤其在物理學中，實驗的驗證與對規律的闡述，這兩者是相輔相成的。況且有些物理規律通過實驗有一定的困難，那就不得不借助於數學上的嚴密證明。比如對於天體的運動或者宇宙的年齡，作為人類有限的生命而言，很難用實驗來證實。
伽利略不僅僅是物理學的先驅，而且也是一位雄辯家。在討論自由落體運動這個問題時，就曾經有過一段精彩的對話。這段對話是伽利略在1638年發表的著作《關於兩種新科學的對話和數學證明》中摘錄下來的。有兩個威尼斯的貴族，一個名叫沙凱多，另一個名叫薩瓦蒂，與另外一個亞裏士多德的門徒叫辛佩喬進行辯論。其中薩瓦蒂就是伽利略本人的影射。
薩瓦蒂：辛佩喬先生，請你告訴我：你是不是承認任何下落的物體都具備它的自然速率？
辛佩喬：是的，自然界賦予重的物體下落的速率大，輕的物體下落的速率小。
薩瓦蒂：好，如果我們把兩個自然速率不同的物體連結在一起，那麼速率慢的物體會阻礙速率快的物體，速率快的物體會拉著速率慢的物體。你同意嗎？
辛佩喬：我看這個結論是完全正確的。
薩瓦蒂：如果這點是正確的，我們再進一步假設：一塊大石頭下落速率為8，一塊小石頭下落速率為4。那麼，當兩塊石頭連結在一起以後，它們合起來的速率一定大於4而小於8。
辛佩喬：這是自然的。
薩瓦蒂：但是這還沒有說完。由於兩塊石頭連結在一起以後必然要比大石塊重，它們結合以後的下落速率也必然比大石塊的速率要大，也就是合起來的速率應該大於8才對。你同意嗎？
辛佩喬：我完全被弄糊塗了。
是的，亞裏士多德的得意門生被弄糊塗了，因為伽利略從“重物比輕物下落得快”的假設出發，卻得出了“重物比輕物下落得慢”的結論。也就是“以子之矛還子之盾”，因而使對方陷於自身的矛盾之中而無法招架。
這裏的毛病主要出在前提有矛盾，一個前提是：重物下落得快；另一個前提是：重物受到阻礙會下落減慢。如果我們用數學表達式來看，就更清楚了：
大石塊質量為M，速度為V1，小石塊質量為m，速度為V2，那麼根據第一個前提，兩石塊連結在一起質量為M＋m，速度為V3，則有：
M＋m＞M＞m
V3＞V1＞V2
但根據第二個前提，小石塊對大石塊有阻礙，所以結合後速度V3應介於原兩個速度之間：
V1＞V3＞V2
於是出現了V3既大於V1，又小於V1，最後隻能否定原來的前提，從而通過反推，證明了任何物體下落的速度是一樣的。
萬有引力之謎
由“蘋果落地的傳說”，使牛頓的萬有引力定律廣為傳播，家喻戶曉。人們一邊驚歎萬有引力定律適用於整個宇宙而皆準，一邊也把創立如此偉大定律的牛頓推崇為物理學界的泰鬥。
盡管人們把“牛頓——蘋果——萬有引力”聯係在一起，但是作為牛頓最傑出的貢獻並不是萬有引力定律，而是牛頓三定律。牛頓三定律揭示了力和運動的規律，它是經典力學的三根支柱。而萬有引力定律隻能說是牛頓三定律的一個補充，對於人世間力的產生作了一個注解。
實際上，牛頓對於自己所發現的萬有引力定律，一直是抱著非常小心謹慎的態度。當牛頓利用萬有引力的公式來計算地球的引力和太陽的引力時，他把計算結果在抽屜裏擱置了整整15年而沒有公開發表。原因是地球和太陽都是由很小的質點組成起來的球體，為什麼這些小質點產生的引力，在宏觀上可以看作為質量集中在質心所產生的引力呢？這兩者是如何等價呢？要解釋這個問題，必須用到三重積分。可是當時連微積分還不懂得。直到15年之後牛頓創立了微積分，他用三重積分圓滿地解釋了這個問題，他才將計算結果公諸於世。牛頓的萬有引力定律才重見天日。
然而，萬有引力定律本身還孕育著許多令人費解的問題，對於這點，連牛頓本人也不得不承認。比如，兩個物體不管相距多遠，都會產生萬有引力。這個萬有引力從一處傳到另一處，居然不用花費時間。那麼這種力是靠什麼傳遞的呢？假如有的話，這個傳遞者一定要比光速不在以下，那麼除了光子以外還會是什麼呢？
另外，萬有引力為什麼與質量成正比？質量這個屬性為什麼會產生引力，而不產生斥力呢？整個宇宙是對立統一的，如果隻存在萬有引力，而不存在“萬有斥力”的話，宇宙終究會因吸引而坍縮下來，這怎麼可能呢？
再有，萬有引力為什麼與距離的平方成反比？大家知道，光的輻照是與距離的平方成反比的，那是因為輻照出去的球麵與半徑的平方成正比，而單位麵積上的輻照度自然與半徑的平方成反比了。難道萬有引力也是一種向外輻射的引力場嗎？還有，為什麼在宇宙中引力常數是恒定的？這個常數到底是宇宙中哪些基本因素決定的呢？
就是諸如此類的疑點，牛頓試圖去解釋，但終未如願。因此，牛頓很謙虛地說：“到現在為止，我隻是根據萬有引力來說明天體現象和海潮現象。但是至今我還不能從這些現象中得出引力的根源。這些根源還是讓別人去發現它吧！”牛頓最後說了一句頗具哲理的名言：“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在巨人肩上的緣故。”
確實如此，愛因斯坦是站在牛頓的肩膀上，而我們又是站在愛因斯坦的肩膀上，科學就是靠這種人梯而不斷進步的。
重力加速度之謎
不知你有沒有做過這樣的試驗；假如你在北京用磅秤稱體重為60公斤，那麼你帶著這個磅秤到廣州再稱一次體重，你會發現輕了80克重。這是因為盡管你的質量是固定不變的，但是廣州和北京的重力加速度不同，廣州是9．788米／秒2，北京是9．801米／秒2，你在兩地受到的重力也就不一樣大了。同時，由於用了同一個磅秤，它的彈簧秤的零點並沒有改變，所以彈簧力可以客觀反映重力的大小，於是重力的差別就反映了出來。
從上述例子，我們知道，在地球不同緯度的地方，重力加速度是不一樣大的。一般來說，緯度越小，重力加速度越小；緯度越大，重力加速度越大。赤道的重力加速度最小，為9．780米／秒2，而北極的重力加速度最大，為9．832米／秒2。
重力加速度不但與地球的緯度有關，而且也與海拔高度有關。比如，在海平麵的重力加速度與喜馬拉雅山上的重力加速度是不同的，在高山上的重力加速度顯然要小。
地球上有地球重力加速度，月球上有月球的重力加速度，土星、木星也各有它們自己的重力加速度。甚至太陽還有大陽的重力加速度。
那麼，為什麼重力加速度有如此千變萬化呢？其實這點並不難理解。因為由萬有引力的公式：
F=GM·mr2
其中G是引力常數，M代表地球（或其他星球）的質量，m代表物體的質量，r為這兩者之間距離。顯然重力加速度g=GMr2，在這個表達式中，M隨星球不同而異，r隨緯度或海拔高度而變，於是形成了上述重力加速度的千變萬化。
然而，問題還要比這複雜得多，上述公式中一直認為G是一個常數。但是這點越來越被人們懷疑。有人根據宇宙大爆炸的理論，認為宇宙在不斷膨脹，物質密度越來越稀，於是認為引力常數將越來越小。或者說，G隨時間而變小。
另一種理論認為引力常數G隨距離而變化，尤其是美國科學家朗在1976年的工作，從多年測得的數據，歸納出一個經驗公式：
G=G0（1＋0．002lnr）
其中r為兩個物體之間的距離。這意味著距離r越大，引力常數越大，或者說，萬有引力在宏觀尺寸上，尤其對於天體之間，顯示著更為重要的作用。而對於粒子的微觀世界，作用就小。
正因為人們對重力加速度還不是完全了解，所以人們很難在地球上造成一個無重力環境，或者說實現一個在引力場屏蔽下的環境。即使在宇宙飛船或人造衛星的失重環境也絕非是絕對的無重力，仍然受到月球引力或太陽引力的攝動。
科裏奧利力之謎
在新型的大型遊樂園裏，到處可以看到旋轉的器具，比如“登月火箭”、“大轉盤”等等。我們就拿最簡單的旋轉圓盤來講，你或許不會想到其中還有著高深的學問。
假如有一個旋轉圓盤以恒定角速度ω旋轉，在旋轉盤的邊緣A點插一麵小紅旗。你站在圓盤的中心O向那麵紅旗走去。你會發現，盡管你是朝著A點走去，但腳步卻不知不覺地向側麵邁步，最後你會走到邊緣的B點。這就是說，人在徑向走動時，會受到一個側麵的慣性力，這個慣性力稱作為科裏奧利力。
自然界科裏奧利力的現象很多，比如在地球的兩極，可以使流動的大氣形成旋風；又在沿赤道地區可以形成信風。
這個科裏奧利力是怎麼產生的呢？
第一種情況，假如圓盤不旋轉，人從圓心O經過C點到達A點，他不受任何外界力；第二種情況，假如圓盤是以恒角速度ω旋轉，人站在C點不動，這時由於圓盤旋轉，使人受到一個慣性離心力，這個力的方向是從圓心向外。
假如把上述兩種運動組合起來，也就是圓盤也在轉，人也沿直徑方向走動，那麼照理他的受力情況也應該是上述兩種情況的合成。人隻應該受到一個外界力，那就是慣性離心力，這個力並不會使人走偏到B點去。
但事實是人不但受到慣性離心力，而且還受到另一個側向的慣性力，即科裏奧利力。這個力純粹是由於運動的牽連產生的。由於人的沿徑向運動，由於圓盤旋轉，這兩個運動產生了這個新的力。
於是，這不得不使人不解，為什麼運動可以產生牽連的慣性力呢？假如圓盤的角速度ω是變速的，人徑向移動也是加速的，那麼這兩者會不會產生出新的慣性力呢？
由此又使我們產生一個疑問：是力產生運動呢？還是運動產生力呢？
摩擦力之謎
在日常生活中我們所遇到的眾多力中間，要數摩擦力最為複雜。它包括滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦、動摩擦等等。
滑動摩擦應該是最簡單的，它等於正壓力乘上摩擦係數。這個滑動摩擦係數也是最為複雜的，它每兩種材料接觸會產生一個摩擦係數，所以滑動摩擦係數往往不是查表得到，而是根據實驗數據給定。
滾動摩擦相應就要複雜一些，就以軸承來說，就有許多型式，像滾珠軸承、滾子軸承、止推軸承等等，不同類型的軸承，它的滾動摩擦係數是不一樣的。
靜摩擦和動摩擦也能相差很多，當推一個桌子時，桌子和地麵產生靜摩擦，它的摩擦力在逐漸增大，達到一定值時，桌子被推動了。但是一旦桌子被推動以後，它的動摩擦力就小得多，因此推起來就省勁得多。
在實際生活中，這些摩擦力是混在一起的。需要區別對待，認真分析。比如：一列火車在出發前為什麼要往後退一下？那是因為：如果列車不往後退一下，那麼每節車廂之間都是緊緊拉著，整個一列火車如同一個整體（成一個剛體)，那樣要起動所要克服的靜摩擦力將會是很大的。相反，列車倒退一下，各車廂之間鬆動了，這時隻需要克服第一節車廂的靜摩擦力，那就小得多，很容易拉動。等拉動以後，隻需克服第二節車廂的靜摩擦力。以此類推，拉動第三節、第四節……這個例子就是利用靜摩擦力的特點。
另有一個例子，在自行車加速行進時，地麵作用在前輪和後輪的摩擦力是不一樣的。對於後輪，摩擦力是向前的。這樣，後輪作為主動輪就有一個向前的趨勢。相反，對於前輪，是從動輪，摩擦力是向後的。這個例子又很好地說明了對摩擦力要揚長避短。
至於摩擦力的機理，那更是眾說紛紜了，較早的論點是表麵越粗糙，摩擦力越大；表麵越光滑，摩擦力越小。但是後來發現這種論點並不正確，當兩個接觸表麵非常光滑時，非但不是摩擦力減小，相反兩個物體卻粘住了。這種例子很多。比如，在製作光學器件時，往往把兩塊光學鏡片直接接觸而形成一個整體，在光學工藝上稱作“光膠”，實際上沒有使用任何膠，而是利用接觸麵本身的光潔。另一個例子是一種新的工藝，叫“摩擦焊”。當兩種不同的材料，比如鋁和不鏽鋼，由於材質不同、熱膨脹係數不同，很難用釺焊或氬弧焊來焊接。這時可采用摩擦焊的方法，把兩種材料通過摩擦使它們形成分子間的接觸，從而由於分子的引力使兩種材料緊密結合起來，等於牢牢地焊接了起來。
總之，目前的看法是，兩個物體如果表麵光滑，可以減小它們之間的摩擦力。但是，當表麵十分光滑時，兩個表麵的分子進入分子間的引力圈，那時摩擦力反而增加，從而牢牢地粘接起來。
這種看法是否正確，還有待於實踐進一步證實。隨著對物質微觀的探索，對於摩擦力的機理是否還會有新的啟迪？
宇宙的幾種力之謎
紛紜的世界，可以說是充滿著力的世界。人要挪動一下位置，肌肉要產生力，然後要克服空氣阻力和地麵的摩擦力。植物要生長，要克服地心的引力。魚兒在水中遊泳，受到重力、浮力和水流的阻力。總之，就我們感性所知道的力有：重力、彈力、壓力、浮力、阻力、電力、磁力、摩擦力、爆炸力等等。
這些力如何把它們歸結為幾種基本的力呢？從30年代起，隨著粒子物理的發展，物理學家們認為：所有的力尋找它最終的源頭，乃是亞核粒子交換其他的粒子。因此從交換粒子的不同，而對宇宙中的力作一歸類，最終歸為四大基本力。這四大基本力是：引力、電磁力、強力和弱力。
引力發現最早，牛頓早在1665一1666年倫敦發生瘟疫期間，他在家鄉躲災的時候，就開始考慮萬有引力的問題。他聯想行星的運動和潮汐的漲落，希望用萬有引力來統一這種認識。由於數學計算上還不成熟，直到1685年，牛頓才將萬有引力正確的表達式公諸於世。萬有引力幾經滄桑，即使到了普朗克的量子學說和愛因斯坦的相對論的建立，但在宏觀上仍然沒有否認萬有引力定律的正確。
電磁力包括電力和磁力。關於磁力，中國對其認識最早，指南針就是磁力的最早應用。靜電力的研究要歸功於庫侖，庫侖在1777年，發明了一種用細金屬絲製成的扭秤，以此來測定靜電力。通過實驗，他得出了靜電力的公式為
F=KQ1·Q2R2
這個公式與萬有引力的公式非常相似。把電與磁結合起來要歸功於麥克斯韋，通過麥克斯韋方程客觀地描述了電磁波的傳播規律，同時也使人認識到光線也是電磁波的一種。進一步從現代物理學的觀點看，兩個帶電粒子之間的電磁力是通過交換光子來傳遞的。
強力是指原子核內部的核力。自從人們弄清原子核的內部結構以後，發現質子都帶有正電荷，如果按照庫侖定律，同性電之間應產生斥力，那麼質子之間不能聚在一起，物質的原子就要隨之崩潰。可是為什麼原子核中的質子仍能緊密聚在一起，這就是原子內部的核力在起作用。從現在軍事應用上的原子彈和氫彈，也都是核力的釋放。從強力的機理來講，它是通過交換π介子或膠子來傳遞的。
最後一種是弱力，由於它不同於引力、電磁力那些宏觀可見的力，它隻存在於10-5厘米以內的範圍，所以感知它比較困難。然而，在科學實驗中發現中子衰變的過程是：
中子—→質子＋電子十中微子
這個過程中，並沒有光子參加，所以不是電磁力引起。同樣，也不是引力引起的，因為粒子的質量太小，其引力不足以引起衰變。最後，核子間的強力是相吸引的，更不可能造成衰變。於是就命名為產生粒子衰變的力為“弱力”。這種弱力是通過中間玻色子W和Z來傳遞的。
是不是還有新的自然力呢？除了這四種基本力之外，會不會還有第五種力、第六種力呢？
宇宙第五種力之謎
據1988年的法國《科學與未來》雜誌報道，兩年以前美國物理學家菲茨巴赫發現了宇宙第五種力，這種力稱為“超電荷力”或“超負載力”。
原來，早在1922年，匈牙利物理學家埃奧特沃斯做過一個著名的實驗，他以當時很高的精度來驗證牛頓的萬有引力定律。根據萬有引力定律，物體下落的重力加速度值是應該相同的，然而埃奧特沃斯發現測量的數據存在著1%的微小變化，這種誤差無法解釋。
當然，在埃奧特沃斯的時代，人們尚不知道原子核是由重子（質子和中子）所組成。這時，菲茨巴赫重新分析了埃奧特沃斯的實驗，認為由於不同物質和不同化學結構的物體，其重力加速度是不同的。因此造成實驗中重力加速度偏小的原因就是這種微小的排斥力存在。這種力既然不是電磁力引起，所以稱“超電荷力”。它又不是質量所引起的，所以又稱“超負載力”。如果通俗點講的話，這種力可以認為是“萬有斥力”。
為了說明第五種力容易被掩蓋的事實，菲茨巴赫指出：由於物體的質量幾乎等於其原子核中重子數的內容，所以難以分辨出重子數的影響，容易忽略這種斥力的存在。然而質量和重子數畢竟是有區別的。如果人們僅僅靠質子和中子來聚合一個原子核時，發現並不能得到預想的元素。這就是說，質量是有虧損的。這種虧損應該歸結為質子和中子之間還存在著一種能量。按照愛因斯坦相對論，質量和能量是可以轉換的。因此把埃奧特沃斯的測量結果歸結為實驗誤差是不公正的，這必須與物理的本性聯係起來，也就是要與第五種力聯係起來。
隨後，美國實驗物理學家蒂貝格做了這樣一個實驗：他製作一個空心銅球，使它的密度正好與水的密度一樣。這樣，它就可以自由沉浮在水中。把它放在靠近峭壁的水麵附近，按照牛頓萬有引力定律，水和銅應該同樣被峭壁所吸引，球應該是靜止不動的。然而，球卻在移動，說明由於物性引起的斥力在起作用。
關於第五種力，學術界正在論戰。反對派說：實驗誤差可能是由於地球內部地質構造的非均質所造成；也有的說，或許是太陽引力在起著微妙的影響等等說法都有。就是主張第五種力的科學家們內部，看法也不一致。有的認為：第五種力與重子數（即質子數與中子數之和）成正比；另有人認為：第五種力決定於中子數與質子數的差。
更有意思的是，美國空軍的一個實驗基地，為了驗證菲茨巴赫的第五種力，在600米的高塔上，每隔90米高度測量萬有引力常數，結果表明：在較低的高度，即小於200米以內的距離，確實存在斥力，即在萬有引力上要附加一個第五種力。可是在較高的高度時，發現除了第五種力以外，還伴隨著一個新的引力，很可能是宇宙中第六種力。
至此為止，不但向人們預示著第五種力之謎，又預示著是否還有第六種力、第七種力？
物質幾態之謎
軍隊有“三軍”，那就是“海、陸、空”；物質有“三態”，那就是“氣、液、固”。這似乎已經成為人之常識了。可是，這回又要提醒你了，這種觀念過時了。正像現代軍隊已經更加細化了，什麼裝甲兵、通訊兵、雷達兵、防化學兵、火箭兵、原子武器兵等等，物質的狀態也更加細化了，據現在所知，物態就不下十幾種。
首先，“氣、液、固”三態仍然是物質宏觀下最明顯的狀態。就以水來講，水僅僅是在0℃～100℃之間，如果低於0℃，水就變成固態的冰，而高於100℃，水又變成氣態的水蒸汽。再以氫氣來講。常溫下是氣態，但當溫度為一253℃時，變為液態氫，當溫度再低到一259℃時，變為固態氫。