新书《旋转的科学》揭示让世界转动的奥秘

参考消息网8月25日报道美国《华尔街日报》网站近日刊发题为《书评：旋转中的世界》的文章，作者是美国曼哈顿研究所高级研究员詹姆斯·梅格斯。全文摘编如下：

许多作家通过写书获得成功，这些书籍通过单一主题视角来审视广泛的历史、思想或科学。罗兰·恩诺斯在《旋转的科学》一书中将这种方法提升到了令人眩晕的高度。

很多东西在旋转——从玩具陀螺到飓风——的概念可能看起来很平淡。但英国赫尔大学的生物科学教授恩诺斯希望我们明白，旋转是基本的。它在我们身体的功能和基础设施的设计中发挥重要作用。当然，它也可以在我们星球的有序运动中找到。恩诺斯希望《旋转的科学》这本书让读者“最终能够理解到底是什么让世界转动”。

创造“适合居住”的世界

他首先讲述了英国工程师在第一次世界大战期间设计具有开创性的索普维斯“骆驼”战斗机时，是如何低估了旋转的力量。在传统飞机上，发动机装于机身，并带动一根末端有推进器的轴旋转。在“骆驼”战斗机中，这根轴固定在机身上，而整个发动机和一个与发动机连在一起的推进器一同飞速旋转。这种奇怪的设计有一些优点，但也有一个很大的缺点：发动机巨大的旋转力往往会让经验不足的飞行员迅速陷入死亡漩涡。

在告诫读者不要轻视旋转的物理学原理之后，恩诺斯将他的故事大致倒回到时间的开始。我们了解到大爆炸是如何“在它产生的气体云中形成巨大漩涡”的。这些漩涡是恒星、星系和其他一切形成的核心。他写道：“旋转正是宇宙存在的根本原因。”

恩诺斯努力说服我们——撇开索普维斯“骆驼”战斗机那段事不谈——要感谢我们的宇宙有这么多旋转的东西。混沌的气体云只有通过旋转才能发展形成我们有序的太阳系。特别幸运的是，地球以恰到好处的速度旋转。地球的旋转创造了地球的磁层，令我们免受致命的太阳辐射。在地球表面，从大气到洋流，似乎一切都处于旋转状态，不断混合和搅拌的过程，这些过程调节温度，降低风速并调节降雨。简而言之，旋转令地球成为“一个非常适合居住的地方”。

与人类文明息息相关

恩诺斯滔滔不绝地讲述历史上人类的繁荣有多少与利用旋转的力量有关。我们了解到旧石器时代的人们是如何使用弓钻来生火、钻出制作工具所需的洞，甚至是进行简单的牙科治疗。寻找新的旋转方式令早期文明成为可能：将棉花和羊毛纤维缠绕成线令我们得以开始穿着织物而不是兽皮。早在工业革命之前，人类的重要发明通常与旋转有关：磨石、陶钧、踏车以及各种各样的泵。

恩诺斯的故事并不是简单的科技必胜信念。持相反观念的人尤其会喜欢他对他所谓的“平凡之轮”的描述。人们常常将轮子的发明看作是一项改变世界的创新典范。事实上，恩诺斯说，在人类历史的大部分时间里，轮子——至少是用于运输的那种——并不是那么有用。在工程道路发展之前，地面太粗糙，与步行或骑马相比，轮式运输并没有多大改善。恩诺斯指出，印加人、玛雅人和阿兹特克人创造出了用四个轮子滚动的玩具，但他们从未创造出成人尺寸的器具。在没有金属工具的情况下，用木头制造耐用的轮子是不可能的。

随着工业革命的到来，恩诺斯的叙述节奏加快了。水轮为轧棉机和织布机提供动力，涡轮机的旋转速度更快了。蒸汽机作为一种日益可移动的动力源逐年发展，直到蒸汽被柴油和汽油取代为止。试图跟上节奏可能会让一些读者头晕目眩。

恩诺斯在书中最后几章探讨了人类在工作和休闲中体现旋转力学的方式。恩诺斯希望我们将人体理解为一种机器，这种机器有铰链和杠杆，可以放大旋转力。他说，我们“复杂的有关节的身体”在许多方面都优于机械系统。

恩诺斯最后惋惜这样一个事实，也就是许多科学家缺乏“对旋转的科学的直觉感受”。他认为，应该给学生们更多时间用陀螺和陀螺仪做实验。这些简单的玩具可以告诉我们有关宇宙平衡的、动态的本质。