西漢初年成書的《淮南子·說山訓》曾就本末倒置而造成不平衡的現象總結說:“下輕上重,其覆必易。”
東漢王充對平衡問題作了極好的論述:
圓物投之於地,東西南北無之不可,策杖叩動,才微輒停。方物集地,一投而止,及其移徒,須人動舉。
“策杖”是趕馬用的木棍。圓球投落地麵,東西南北隨意滾動,隻有用棍子製止它,它才會靜止一會兒。方形物體投落地麵,立即就靜止在那兒。如果要它移動,就需要施加外力。
總之,漢代以前的這些現象,都是力學中隨遇平衡和穩定平衡的典型例子。
隋唐時期,或許由於飲酒之風盛行,人們製作了一種勸人喝酒的玩具,經匠心雕刻的木頭人,稱作“酒胡子”。把它置於瓷盤中,則搖擺不定、“府仰旋轉”、“緩急由人”。
另一種是用紙製作的,糊紙做醉漢狀,“虛其中而實其底,雖按捺而旋轉不倒也。”現在把這些玩具叫“不倒翁”。
還有一種勸酒器,雖叫不倒翁,但轉動搖擺後最終會倒下。宋代文人張邦基說:“木刻為人,而銳其下,置之盤中,左右欹側,僛僛然如舞之狀,久之力盡乃倒。”這種玩具指向某人或倒向某人,某人應該飲酒。
從這些曆史文獻記載中可以看出,前一種不倒翁的重心略低於木頭人下半圓的中心,後一種略高於下半圓的中心,由於它們重心位置不同,造成它們左右搖擺後的不同後果。
古代的人們把這些玩具製成半圓形下身,並且“虛其中而實其底”,正說明他們有意識地利用重心位置和平衡的關係。
從力學角度來說,上輕下重的物體比較穩定,也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀態處於平衡時,重心和接觸點的距離最小,即重心最低。偏離平衡位置後,重心總是升高的。
因此,這種狀態的平衡是穩定平衡的。所以不倒翁無論如何搖擺,總是不倒的。
[旁注]
子路 (公元前542年~公元前480年)。孔子得意門生。以政事見稱。性格爽直率真,有勇力才藝,敢於批評孔子。孔子了解其為人,評價很高,認為可備大臣之數。
半坡文化 位於陝西省西安市。是我國原始社會新石器時代的一種文化,屬黃河中遊地區新石器時代的仰韶文化,是北方農耕文化的典型代表。為研究我國黃河流域原始氏族社會的性質、聚落布局、經濟發展、文化生活等提供了完整的資料。
饕餮紋 青銅器上常見的花紋之一,盛行於商代至西周早期。此獸是古人融合了自然界各種猛獸的特征,同時加以自己的想象而形成的,其中獸的麵部巨大而誇張,裝飾性很強,研究者稱為獸麵紋,常作為器物的主要紋飾。獸麵紋有的有軀幹、獸足,有的僅作獸麵。
劉勝 (公元前165年~公元前113年),我國西漢時期諸侯王,為第一代中山王,諡號為“靖”,史稱“中山靖王”。是三國時期蜀漢皇帝劉備的第十三世先祖。1968年在對其及王後竇綰墓的發掘工作中,出土大量珍貴文物,包括舉世聞名的“金縷玉衣”。
張邦基 宋代文人。少時居湖南,建炎年間遷居揚州,好著作,喜藏書,其寓所稱“墨莊”。著有《墨莊漫錄》10卷,書中“多記雜事, 亦頗及考證”,該書有記王安石偏頭痛的醫案。擅長書法,有著作有《墨莊漫錄》,有作品被收錄於四庫總目。
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