第六章 引力

　　1664年一颗拖着长长尾巴、明亮的慧星从英国夜空掠过。在中世纪时，关于慧星的传说都是不祥的征兆，因此慧星的出现引起了人们的惊恐，第二年一场大规模的瘟疫在英国爆发（后来我们知道瘟疫是淋巴腺鼠疫，这是一种由鼠疫杆菌造成并以跳蚤为载体的细菌感染），当年英国有超过8万人死于这次瘟疫之中，足足相当于当时伦敦人口的五分之一，瘟疫传播进入伦敦城区后，英国国王查理二世慌忙携带家人和宫廷逃到牛津郡避难，伦敦的富人们和各行各业也都纷纷撤离，当时伦敦市面上的商业活动基本陷入瘫痪状态。1665年整个夏天里伦敦疫症肆虐，当局采取的措施收效并不明显，根据记录伦敦的死亡人数不断攀升，从每星期1,000人升到每星期2,000人死亡，到了1665年9月以后，每周更有7,000人死于疫病之中。情况一直至到冬季降临后才有转变，死亡人数开始逐步放缓。1666年2月，国王查理二世认为首都的疫情已经受到控制，才与一众随行人员胆战心惊地返回伦敦。但实际上伦敦的鼠疫个案并没有完全停下来，而是持续不断地零星出现。直至1666年9月2日的伦敦大火摧毁了伦敦市中心的大部分地方，持续了4日4夜的漫天大火连伦敦地标圣保罗大教堂也烧掉，大约在同一时间，鼠疫疫情亦告彻底消失。

　　他沉默寡言，性格严肃，瘦小的身体、白皙的皮肤和金色的长发更是让他看上去像个孩子，但此时22岁的牛顿已是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。没错，他就是艾萨克?牛顿，17世纪人类最伟大的科学家，人类历史上屈指可数的几个科学巨人之一。月25日，艾萨克?牛顿出生在英国一个叫乌尔斯索普的小村子里，父亲在他出生前就去世了，他刚出生时极度衰弱，几乎夭折。三岁时母亲也重组家庭、弃他而去，直到11岁时才又见面，因此牛顿鄙视他的继父，缺少温情的童年让他将所有的热情给了科学。1661年，他进入剑桥大学的三一学院学习。1665年的瘟疫席卷伦敦，夺走了很多人的生命，在那段可怕的日子里，剑桥大学为预防学生受传染，通告学生休学回家避疫，学校被迫暂时关闭。牛顿也回到家乡林肯郡乡下，等待着席卷城市的病魔早日离去。但在乡下休学期间，他从没间断过学习和研究，他一生对万有引力、微积分、光的分析等发明的基础工作，都是在这个期间完成的。传说一天黄昏，牛顿正坐在果园树下看书，突然间“咚”的一声一个熟透的苹果从树上掉了下来。这件很平常的小事却触动了牛顿的思绪，他忽然想到：为什么苹果只向地面落，而不向天上飞呢？他萌发了一个大胆的科学假设：地球不仅吸引着苹果，也吸引着地球表面上的一切物体，而且它还吸引着遥远的月亮和其他星体。他认为这种吸引力可以达到很远很远的地方；但随着距离的增加，吸引力会逐渐减弱。牛顿为了验证自己的假定，他开始研究引力计算公式，同时计划用这个公式验证太阳系各行星的行动规律。他首先研究月亮的运动，并计算月球距地球的距离，由于引用的资料数据不正确，计算的结果错了。失败并没有让牛顿灰心和气馁，反而以更大的努力进一步地研究。他认真分析了哥白尼的日心说和开普勒的三定律，进而思考：行星为何绕着太阳而不脱离？行星速度为何距太阳近就快，远就慢？离太阳越远的行星，为何运行周期就越长？经过艰苦的计算，牛顿发现太阳的引力与它巨大的质量相关。由此牛顿进而揭示了宇宙的普遍规律：凡物体都有吸引力；质量越大，吸引力也越大；间距越大，吸引力就越小。经过七个春秋寒暑，在牛顿三十岁时终于把著名的“万有引力定律”全面证明出来，他首次将重力用数学公式证明出来。牛顿认为物质之间相互吸引，相互吸引力不但适用于硕大的天体之间，也适用于各种体积的物体之间。苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是重力作用的结果，牛顿的万有引力定律告诉人们，支配自然和宇宙的法则是很简单的。

　　1705年，著名的英国天文学家埃德蒙多?哈雷根据牛顿最新的万有引力定律推算出了1682年出现的一颗彗星的运行轨道，预测它约以七十六年为周期绕太阳运转，并算出这颗彗星下一次将在1758年回归，虽然哈雷于1742年去世，但这颗彗星却如期在1759年重新回来了，整个世界为之震动。为了纪念哈雷，人们用他的名字来命名这颗彗星。

　　“痛苦让人成长呀”，江南边看边想，“上天是公平的，夫欲成大事，必受其难！”

　　引力（ity）是指所有物质之间互相存在的吸引力，即万有引力，有时也称重力。引力是自然界中最普遍的力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种，两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/（的36次方），质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/（的9次方）。但引力对我们的作用还是明显的，在地球上无论我们用多大的力向上跳起最终都会落回地面，引力让我们牢牢地“粘”在地球表面。

　　“但引力其实也是弱小的，一块小磁石的磁力就可以让我的一整串钥匙抗拒引力，落不到地面上”江南有些不服气。

　　不过人类对引力的研究自牛顿以来的几百年间一直没有质的突破。因为我们无法回答引力的本源是什么？或者换种说法问引力是什么？

　　对于引力，爱因斯坦给的出答案是：时空弯曲产生引力。他认为引力是具有质量的物体之间加速靠近的趋势，其来源于物体自身质量对于时空的弯曲，而不是源于重力场间的相互拉扯。因此，引力并不是我们常常理解的那种作用力，而是由时空弯曲形成。这就像一个铅球放在软床垫上，造成软床垫弯曲，那么铅球也会陷入它自己造成弯由的那个坑内，这就是引力的表象。　

　　斯蒂芬?霍金的黑洞与宇宙起源理论为我们开启了探索时空之谜的渠道，同时这位科学家也在研究引力波理论，试图将其纳入新的理论体系中，霍金思考了为什么引力和其他三个基础力相比要小很多的问题。比如一块小磁铁释放出来的电磁力就要比整个地球的引力都要大。那么为什么引力这么小呢？霍金猜测引力是被某种东西给削弱了。霍金以这个猜测为基础，开始他理论物理的研究，提出了11维的玄理论。他认为引力具有极强的穿透力，可以穿过所有的11维，但是每穿过一维，力量就被削弱了。电磁力，弱核力，强核力虽然强大，但只能作用于4维的世界中，不具有微观穿透的能力。另外斯蒂芬?霍金所著《时间简史》中论述了反引力的存在【①】，他提出当有能量出现打破物质稳定状态的情形时，物质能量比对称出现破缺，比如出现冰点（0℃）以下的液态水时，这特殊的额外能量就会呈现出反引力的效应。

　　“冰点（0℃）以下的液态水有反引力效应”----斯蒂芬?霍金的理论让江南的眼前一亮，觉得有了研究方向。

　　按理说对这些科学巨匠都无法研究出的难题，江南知道以自己这样一个小人物的智慧应该是和登天一般、无异于急流抵水。但江南一直有一个梦----曾经我们的祖先用树叶和蚕虫（茶、丝绸）攫取了世界的财富，用泥土（瓷器）换来了大量金银，但现在却在靠众多的打工仔和打工妹们用辛劳和汗水为全世界打工，一点一点地把那些强盗当年从我们国家抢走的财富赚回来，这不公平！！！江南觉得一定要用一样东西把我们被抢走的财富再拿回来！而且是像当年那样----大批欧洲商客千辛万苦闯沙海、渡惊涛地用他们最珍贵的金银来换我们的瓷器一样。就是说要用我们的智慧和技术去赚钱，而不是辛辛苦劳地用汗水去拼命打工赚钱！　

　　而斯蒂芬?霍金的理论启示了江南，这样东西就是水！！！

　　是的，就是用最常见不过的水去抵御引力，然后做成人类的日常交通工具，使人类可以离开地面，克服引力，在空中漂移！想法虽然很好，不过怎样去实现呢？既然这么多科学巨匠都无法研究出反引力的方法，江南想就不能以常规思路去考虑，他觉得应该换个思路或者反其道而行之，要不然往前肯定无路可通！

　　不从物理科学角度去研究，又怎样开展工作呢？江南脑袋中灵光一闪“我为什么不从组织管理学角度出发，去研究反引力呢？”。江南开始用组织管理学来分析水分子的世界，首先江南把引力想像成古代的皇权，因为引力（统治力）渗透一切已知物质，对物质施加影响。而水分子H2O就像皇权统治下的一个普通家庭，如果说氧离子为夫的话，那氢离子就是妻，这个一夫二妻的家庭相当稳固，所以水也是宇宙中一种很稳定的物质。当温度大于100℃时，水分子拥有的能量（财富）多，彼此占据的空间也大，相当于水分子家家都有别墅院落；当温度在0～100℃时，水分子每个家庭能量（财富）适中，大家都是中产阶级，有房有车是标配，所以水分子（社会）很稳定；当温度小于0℃时，水分子每个家庭能量财富可怜，天下都是贫农，没有贫富差距，大家敞开胸怀，心贴心，水分子们团结异常，共同渡过寒冬，此时水分子就像秦时的农民陈胜和吴广，温度越低，能量越小，受到的压迫越大，团结得也更紧密，所以坚冰可以御铁。同时现有的水因为经过45亿年的变迁，引力（皇权统治政策）已经符合大部分水分子的利益，水分子们大多能够得到既有利益（中产阶级安居乐业的富裕生活），所以总体反应水是一种稳定的物质。当然水分子中也有异类，像过氧化氢H2O2就好比人类社会的同性恋，二个氧离子彼此爱慕，但又有妻，所以这样的“家庭”不稳定，遇有其它杂质会分解，而稍有压力、温度上升（外界社会压力一大）就会加速分离，而五氧化二氢H2O5则是一群同性恋，不易被传统社会容忍，所以在自然界很少，即使人工造出也很快分离。

　　水分子的世界也很像人类的社会，水分子喜群居，聚拢后形成表面张力----那是水世界的边境线，或者说海关之类，但总有离经叛道之徒，脱离水世界，跳出国门，不过大多跑出水世界国门的总是些吸收到能量（阳光照射、被加热等）后跑到空中的，相当于人类中那些赚到钱后跑到国外的有钱人；当然也有没有吸收到能量、蒸发到空中的水分子，相当于人类社会中出国到海外的务工人员。没有了约束的水分子们离开水世界后自由散漫，自由组合，形成了空中的云，在天空漫步，不过无组织就是无组织，它们最终还是受到重力作用，土崩瓦解，回到地面，重归水世界（降雨）。

　　但水分子对引力也有反抗，引力无时无刻、无处不在的影响（为什么引力会有永远不枯竭的影响？江南有个想不通的疑问--引力的源泉是哪里，如果找不到来源，那引力岂不是违反了能量守恒原理？）就像古代的暴君统治，虽然它让水停留在地表，但水也会反抗。就像当年瓦特把水装进密闭的容器，然后用火高温烧烤，放大了对水分子的压力作用，使压力变本加利，结果导致水分子们团结起来出现反抗力，于是瓦特得到了蒸汽机，这是通过外加的作用和改变外部环境----用高温高压让水分子们反抗，然后得到反作用力。

　　“瓦特是用高温高压的环境让水分子们产生反作用力的，他是在地面做成的机器，所以可以无需考虑重量和体积，但现在是要在空中飘移，重量和体积都不可能没有限制呀”江南想，那么怎样才能在有限的条件下让水分子们来反抗引力呢？他想到了一项新技术“化学气相沉积法（CVD）”。　

　　钻石是地球上已知硬度最高的物质，用人工来制作钻石，世界上仅有美国、英国、日本等几个发达国家能够做到。1954年，人造钻石首次成功合成，研究人员在实验室里制造出一颗钻石，他们仿造钻石在自然界形成的环境，用极度的高温和高压施加给碳形成钻石℃、15到18万个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属原子中列队走向钻石从而形成新的钻石----这是典型的改变外部环境来让碳分子改变。后来，有人发现另一种制造合成钻石的方法，这种方法叫化学气相沉积（CVD），在很低压力和相对低的温度下，对天然气和氮气加热后,在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体,该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上,并逐渐积聚和硬化,形成钻石薄片,进而切割成宝石形状.将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体----这是从内部产生的改变，它让碳分子自己团结起来，从内部产生改变，所以不需要很大的压力和很高的温度。这就像你到一个单位工作，公司可以用繁琐的制度、严厉的考核来塑造你，让你按部就班、规范地工作，最后要你做事；也可以在企业内部关心你、爱护你，用种种福利政策为你营造宽松的工作环境，激励你向上，也许没人查你每天准点上下班，但你却自觉自愿地、最大程度地发挥出你的主观能动性去把工作干好，最后你要做事。“要你做事”和“你要做事”虽然只是文字顺序略有不同，但反映出的却是二种截然不同的管理方法。

　　比较二种方法，再综合自己的情况，江南觉得自己一没有那么多精密的实验室设备，二没有雄厚的资金做保障，那就只剩下唯一一种方法了----利用水分子内动力来进行反引力的方法。

　　【①】　注：史蒂芬?霍金所著《时间简史》（插图版）第八章宇宙的起源和命运（P164）中论述“。。。在水的情形，只要你足够小心，就能使之“过冷”：也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰。。。如果发生这种情形，宇宙就处于一个不稳定状态，其能量比对称破缺时更大。可以指出，这特殊的额外能量呈现出反引力的效应。”


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