科学网 › 标签 › 惯性

标签: 惯性

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

惯性思维--续3: smallland 2016-1-29 16:44; 自从人类意识到自己的出生与父系的关系，就开始在意自己的血统。某个王朝，为了保持血统纯粹，不惜近亲繁殖。他们以此为荣，不管世代每况愈下，毕竟是值得骄傲的，因为，血统是纯的嘛。在古典英文小说中，也常常看到血统这个字眼。一个自认为有血统的青春少女，宁愿嫁给一个债务缠身不务正业的盲流，就因为看上了他的纯正血统。其实，人类的血统--我在前面讲过--不存在纯不纯的问题，不同的人种杂交过，某些人种的基因中，大概有5%的尼安德特人血统。有些人觉得，这很丢人，是科学垃圾，不能信。这些人，自然是很保守的，不愿接受除了童年被灌输之外的东西。--前面我也讲过，人的思想是否开放，或多或少与智商有关系。所谓的某姥爷出事后，您身边或许就有人断言，这家伙的出身肯定是地富反坏右（我见过这样的人）。你看，他的出身就有问题，难怪胆敢对★★大不敬。类似的文革思维，不敢说大有人在，看看气急败坏的评论，可见一斑。幸运的是，我们渡过了这样的年代，经过大饥荒和大革命的浩劫，残存的一点渣滓已不足为虑。这个文明的世界上还在讲血统的，除了互相仇杀的少数民族，除了还分三六九等的古老印度，莫过三胖领导的奇葩国度--虽然他的爷爷不过是打游击出身。他认为，他家的血统是最高贵的，就只这个理由就足以证明其合法性。; 2417 次阅读|0 个评论

惯性思维--续2: 热度 1 smallland 2016-1-28 10:12; 历史上的我们，曾经辉煌。当我们丝绸锦缎，外邦还有光屁股的。四方来朝，即使赔了老本，皇帝也感到光荣--只要称臣，谁稀罕你那点土特产。后来，现代文明不可阻挡，似乎就有点自卑。所以，蔑视现代文明，就成了增强自信的兴奋剂。所以，在某些人看来，一旦怒骂别人崇洋媚外，自己就立即站在了道德的制高点，崇洋者就像当时的汉奸，就是走狗，人人得而诛之。类似的样本，北韩当属。三胖手拿苹果，开着独特的网络，还邀请美帝的篮球明星happy（据说还有别的交易），而他的国民却依然在用铁拳狠砸美帝。远一点，我们还在高喊打倒苏修美帝时，我们的敬爱的已经在和美帝喝茅台吃烤鸭了。那时，某些地方还只能弟兄俩或更多共享一条裤子，而第一夫人的一条丝巾熨坏了，还请全国顶级手工针织专家连夜补好。在狂热的*粉看来，似乎很不值得：就一条丝巾。红旗红歌红短信漫天，孩子却送在英美，与腐败有关，也与我们的精神有关。您身边或许就有这样的，美国没有个好东西，却希望孩子留在美国。这样说，未免片面。确实有些人，就像朝鲜的士兵，真的认为美国人生活在水深火热，应用铁拳砸碎。无知滋生自信，一点不奇怪。更多的，则是像某些道学家，一脑子男盗女娼，一嘴巴三从四德。皇帝喜欢，人民敬仰。与假道学相比，日本人更诚实。他们很早就崇洋，直到现在。虽然我们瞧不起，但人家毕竟让国家强大过--尽管后来咎由自取，让经济腾飞过--尽管肥皂泡破了。; 1629 次阅读|1 个评论

惯性思维--续: 热度 2 smallland 2016-1-13 09:30; 接着上篇得某个细节。平头百姓，娱乐圈内，等等，愿意喜欢谁，愿意崇拜谁，只要不违法，无可指责。某姥爷，作为普通公民，在私密场合的那点事，不算什么；历史人物，谁都可以评，依法治国的年代，虽说方言不雅，乱扣帽子也不应该。当然，如果他还有党内职务或头衔，那处分他也不会觉得冤。相反的另类，跪拜或赞美的，根据惯性思维，就比较安全。比如傻根--看图说话。然而，这样的心态，作为政治人物，就应该批评一下了。作为娱乐圈的一分子，祝毛爷爷生日快乐，逗乐也行。但是，你傻根的另一个身份是参政议政的，在依法治国、在经济当先的时代，你的思想就与时代格格不入了。这样的心思不禁让人怀疑，如果阶级斗争论点再掀起，你是否还会踊跃支持？; 2441 次阅读|6 个评论

惯性思维--一违法建筑的倒掉: 热度 1 smallland 2016-1-12 10:02; 新闻链接：河南36米高毛泽东像被拆现场 http://news.ifeng.com/a/20160110/47010198_0.shtml#p=4 青藏高原的一种小老鼠，根田鼠，目光短浅，在杂草丛生的地上行走，自然是很困难的。它自己有办法，常年在某些固定的地方活动，开辟出一条条条错综复杂的小道，在这小道上，就可以风驰电掣（相对于其体型）。如此，它就不用眼睛看，也不用鼻子闻，在哪里该拐弯，哪里有洞口，已形成固定记忆（不是像背课文一样的记忆）。俗话说的，就是习惯。靠这个习惯，基本能保证鬼子来袭时顺利逃生。如果你在半路上随便放一个挡板，它就会砰的一声直接撞上。如果你放一个捕鼠笼，它会直接钻进去。纯粹是引子。另一类习惯，思维惯性，比如古代，有个皇帝的小马甲，披在身上，就很牛。谁敢动？不管我披着它做什么勾当，看谁敢挡我。动了小马甲，就是欺君！从封建王朝，到文革，直到今天，少数人还有这样的心思。本文开头的新闻，塑像作者可能就会这么想，我是热爱毛主席，塑像建成了，既成事实，看谁敢来拆。他想错了，这不是封建王朝，也不是文革。破坏、侵占了农田，破坏农业生产，小马甲也保护不了什么。同样，你再心里喊万岁，那是你的自由。但如果你公开乱喊，扰民或扰乱视听，喊什么也不行。; 1404 次阅读|1 个评论

区域水循环系统：存量与惯性: 热度 1 王中宇 2014-12-26 11:57; 区域水循环系统：存量与惯性说明：我不是气象学者，也不是水文学者。只是因为关心中国的水资源问题，希望搞清当今争论不休的各种主张，才去读文献，找答案，由此写下了这篇作文。它其实是我的学习笔记。现公诸于世，与同好切磋。文中有50幅图，在博客中上传太费时、费力。所以将完整的文件放在网盘上，地址是：http://pan.baidu.com/s/1bnxX15l。想看图者请自行下载。在博客里就不上传图了目录区域水循环：动态系统的视野 ... 1 大气中的水存量 ... 2 地表上的水存量 ... 5 地下水存量 ... 9 “潜水蒸发” ... 14 地下水与植被 ... 20 生态惯性：“干盆地”与“湿盆地” ... 23 社会惯性：海河流域 ... 30 塔里木：存量变化的后果 ... 39 思考 ... 44 区域水循环：动态系统的视野一个地区的水循环无疑是个动态系统。分析动态系统首先要明确的一对概念是“存量”与“流量”。对水循环而言，存量的量纲是体积（或质量），而流量的量纲是体积（质量）/时间，即流量决定了存量随时间的变化。然而笔者见到的区域水平衡分析中，只涉及流量，不涉及存量。其隐含的假设是：存量不变，而诸流量自行平衡。这显然不符合事实。在短期分析中，存量变化不大，可用这样的隐含假设。但从长期视角看，存量的变化最终将导致一个地区生态面貌的变化，不可不察。考虑到存量的存在，分析一个地域的水循环，其逻辑框架如图1。它包含三个存量：空中水资源存量（水汽）、地表水资源存量（水体 \ 土壤 \ 植被含水 ) 、地下水资源存量（地下水）（图中用矩型框表达）。这三个存量被若干流量（图中用箭头表达）联系，并与域外相连。图 1 ：区域水循环的逻辑框图从这个视角观察，一个地域的三个存量如果减少了，意味着干旱化，反之则湿润化。气象学里通常用 mm/ 年作单位计量降水量和蒸发量。其含义是：每年降水量或蒸发量（化作液态水），平铺在地面上的厚度。为便于比较，本文用 mm 为单位计量存量，即该项存量化作液态水铺在地面的厚度。大气中的水存量讲到大气中的水存量，人们很容易想到云，因为降水现象与云的关系如此明显。然而计算与分析却表明：即使含水丰富的积雨云，它持有的水分也少于3mm。事实上云中的水分循环很快，从成云到致雨（雪）不足2小时。与年均数百甚至上千mm的降水量相比，微乎其微。全球的云中含水量约为900×10 8 t，与大气中气体状态的水汽比，不足其1%，在计算大气总含水量时可以忽略它。（见张学文《云的含水量及其水循环》水科学进展，2002，13（1）：83-86 ）气象学中的“可降水量”为大气柱里的总含水量（指气体中的水汽），亦即大气中的水存量。单位是把它们换算为液态水后的厚度，用毫米计量。 “可降水量”在区域面积上积分，即为空中水资源总量。为研究地面水汽压力与大气可降水量的关系，张学文搜集了我国114个探空气象站的308对不同站点、不同季节的数据，绘出图2。这308个样本中，大气可降水量的最高值也没超过60mm。图2：地面水汽压力与可降水量的关系（张学文《可降水量与地面水汽压力的关系》气象 2004,30(2) ）张学文在《云的含水量及其水循环》（水科学进展第13卷第1期 2002年1月）中指出：大气中的云含有的水分总量是990亿吨，平均铺在地球上折合水深仅0.2mm，而大气中气体状态的水量是129000亿吨。由此计算，相当于地面上26mm深的水。近十余年来，利用美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)联合制作的再分析资料，对大气可降水量进行了广泛的研究。基本摸清了大气可降水量的空间分布（见图3）。图 3 ：多年年平均大气可降水量空间分布 ( 单位： mm) （刘丹、邱新法、史岚、施国萍《基于 NCEP 资料的我国大气可降水量的计算及其时空分布》南京信息工程大学报：自然科学版， 2013 ， 5(2) ： 113.11 ）从空间分布上看，大气可降水量的年均值最高不超过 40mm ，最低可低于 2mm 。如果将大气可降水量一次性转化为降水，全国平均水平只能支持一次大雨（ 12 小时内降水量 15.0 ～ 29.9mm 或 24 小时内降水量 25.0 ～ 49.9mm 的降雨过程。），空气最潮湿的地区也难于支持一次暴雨（ 12 小时内降水量 30.0 ～ 69.9mm 或 24 小时内降水量 50.0 ～ 99.9mm 的降雨过程。）。而中国的年降水量分布见图 4 。图 4 ：全国年均降水量分布与图 3 对比，年降水量是大气可降水量的数十倍。可见空气中的水资源存量是很小的。地表上的水存量地表水存量的主要形态是冰川。全国冰川总储量约 51300 亿立方米，约 60% 分布在西藏， 34% 分布在新疆，（见《中国自然资源丛书 • 水资源卷》）将这些存量平摊到 960 万平方公里的陆地上，水深 534.38mm 。地表水存量主要靠降水获得。气象学里也用径流深表示各地获得的水量。径流深 R 。指计算时段内某一过水断面上的径流总量平铺在断面以上流域面积上所得到的水层深度。它的常用单位为毫米 (mm) 。若时段为Δ t(s) ，平均流量为 Q(m3/s) ，流域面积为 A(km2 ) ，则径流深 R(mm) 由下式计算 : R=Q Δ t/(1000A) 。可见年径流量就是各地在一年内降水的累计深度。图 5 ：全国年径流深事实上径流量相当大的部分顺河川流走或渗入地下，还有一部分被土壤吸收，转为为土壤持水量，其分布如图 6 。图 6 ：全国土壤田间持水量分布 ( 单位： mm) （陈晓燕，叶建春，陆桂华，秦福兴《全国土壤田间持水量分布探讨》水利水电技术 2004,35(9) ）将土壤持水量图与径流深图对比，可见大体上两者正相关，但亦有明显的差异。如华南喀斯特地区，径流深值虽高，但土壤持水量并不高，显然是降水迅速下渗所致。东北林区径流深值虽不高，但土壤持水量高，应是森林和低温的作用所致。由图 6 可见，在全国范围内，土壤持水量在 60—365mm 之间，全国土壤平均持水量约在 200mm 左右。将近大气水存量的十倍。湖泊储水量是地表水存量的形态之一。全国面积在 1 平方公里以上的天然湖泊有 2600 多个。湖泊总水面面积约 7.4 万平方公里，总蓄水量约 7330 亿立方米（其中约 70% 为咸水）。（见《中国自然资源丛书 • 水资源卷》）将这些存量平摊到 960 万平方公里的陆地上，水深 76.35mm 。地表水存量的另一种形态是植被的冠层和枯落物截留持有的水分。石培礼等发现，长江上游天然森林中植被的冠层一次性截留水量在 1.43—0.53mm 之间；枯落物持水量在 8.87—1.24mm 之间。（石培礼、吴波、程根伟、罗辑《长江上游地区主要森林植被类型蓄水能力的初步研究》自然资源学报第 19 卷第 3 期 2004 年 5 月）由此估计，两项合计，长江上游天然森林中截留的水分约为 6mm 。据国家林业局 2014 年 2 月 25 日公布的第八次全国森林资源清查成果，中国森林覆盖率为 21.63% 。在非林地，这两项应远小于林地，由此估计全国平均植被的冠层和枯落物截留持有水分约为 3mm 。地表水存量的另一个形态是植被本身的含水量。笔者同样未能找到相关的全国数据。只找到一些零散的信息，如：位于甘肃省东部的黄土高原腹地的平凉试验站，其玉米地的植被含水量在 5-11kg/m 2 之间。（刘蓉、文军、张堂堂、刘远永、李振朝《利用 MERIS 和 AATSR 资料估算黄土高原塬区植被含水量时空变化》）遥感技术与应用第 22 卷第 3 期 2007 年 6 月）折合成积水深度在 5-11mm 之间。青藏高原植被含水量由西北向东南呈带状递增的趋势，大部分地区植被含水量集中在 1 000 kg ／ hm 2 以下。图 7 ： 2005 年 7 月青藏高原植被含水量均值图（陈思宇、于惠、冯琦胜、梁天刚《 2002--2010 年青藏高原植被含水量微波遥感动态监测》草业学报第 22 卷第 5 期 2013 年 10 月）图 8 ： 2002--2010 年 5--10 月植被含水量频度分布图（来源同图 7 ）折合成积水深度，多数地区不到 0.0001mm 。在最高的 7000kg/hm 2 处，也仅有 0.0007mm 。鄱阳湖自然保护区 2001--2010 年生物量密度多年平均值总体处于 0--1402 g ／ m 2 之间。（叶春、，赵晓松、吴桂平、王晓龙、刘元波《鄱阳湖自然保护区植被生物量时空变化及水位影响》湖泊科学 2013 ， 25(5) ： 707-714 ）生物量（ biomass ），是生态学术语，指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质（干重）总量。有研究表明，植物含水量为生物量的 130% 左右，高的可达 289.3% ，低的有 87.2% 。（潘佩芬《生态水信息指标参数植被含水量遥感反演模型研究－以岷江上游毛尔盖地区为例》成都理工大学硕士学位论文 201105 ）按含水量中间值 130% 估算，鄱阳湖自然保护区植被含水量，折合成积水深度约为 0.91mm 。据 90 年代初期测算，鸡公山平均森林生物量为 70.3t ／ hm 2 ；（李海涛、杨柳春、严茂超、董孝斌、胡聃、张照喜、杜化堂《鸡公山自然保护区森林生物量动态模拟及其宏观价值评估》资源科学 27 卷第 4 期 2005 年 7 月）按含水量中间值 130% 估算，其含水量为 203.38 t ／ hm 2 。折合积水深度 9.14mm 。由此估计植被含水量全国平均约 5mm 。综上，估计全国地表水存量约为 820mm ：表 1 ：全国地表水存量估算类型水存量（mm）冰川储水 534.38 土壤持水 200.00 湖泊储水 76.35 植被含水 5.00 植被及枯落物持水 3.00 合计 818.73 全国多年年平均降雨量为 629.6mm ，地表水存量为其 1.3 倍。地下水存量地下水存量的情况远比空中水存量和地表水存量复杂，从查到的论文看，人们对它的认识仍相当有限。图 9 为百度百科提供的地下水结构示意图。图 9 ：地下水的结构示意图包气带：是指位于地球表面以下、潜水面以上的地质介质。其间持有的水称为包气带水。潜水（ Underground water ）：一般称的地下水是指潜水。潜水埋藏在地表以下第一稳定隔水层之上，是具有自由表面的重力水。潜水的自由表面称潜水面，潜水面的绝对标高称为潜水位，潜水面距地面的距离称为潜水埋藏深度，即地下水埋深。潜水一般埋藏较浅，分布较广，便于开采，广泛地用作供水水源。但由于含水层之上无稳定隔水层存在，所以容易受到污染。潜水主要由大气降水补给。降雨历时长，强度不大；地形平缓；地表植被良好有利于潜水补给。当河、湖水位高于潜水面时，河、湖水补给两岸潜水。反之，潜水补给河湖水。如黄河下游为地上悬河，所以河水单向补给潜水，而中游地区四面为山，则潜水补给河水。承压水：充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层，它的补给区小于分布区，动态变化不大，不容易受污染。它承受静水压力。在适宜的地形条件下，当钻孔打到含水层时，水便喷出地表，形成自喷水流，故又称自流水。形成承压水的埋藏条件是上下均有隔水层，中间是透水层，其次是水必须充满整个透水层。承压水的形成与地质构造有密切关系，只要有适合的地质构造，无论是松散沉积物，还是基岩，都可形成承压水。最适宜于承压水形成的地质构造是向斜构造和单斜构造。上示图 9 是一个简单化的示意图。实际的地下结构很复杂、地域差异显著。图 10 是潮白河冲积扇水文地质剖面图，它主要显示潜水层内部的结构。图 10 ：潮白河冲积扇水文地质剖面图（翟远征、王金生、周俊《北京市潮白河冲洪积扇地下水流动和更新模式的水化学和同位素标记》应用基础与工程科学学报第 21 卷 1 期 2013 年 2 月）由此，地下水存量由包气带含水、潜水和承压水三部分构成。笔者未能找到对这三部分存量在全国分布的研究结果。由地下水超采量，可从侧面观察地下水存量的规模。所谓“超采”指采取的地下水量超过了当年的地下水资源量。而地下水资源量是降水形成的地下水流量，亦可视为“地下径流量”。发生“超采”，意味着地下水存量下降，累计的超采量是地下水存量的累计消耗，实际的地下水存量显然大于它。历年《海河流域水资源公报》显示， 1998 年以来，地下水使用量远大于可用的“地下水资源”，二者之差即为超采量（见图 11 ）。图 11 ： 1998 年以来海河流域地下水超采量（单位： mm ）（据历年《海河流域水资源公报》数据计算）自 1998 年到 2010 年累计的超采量达到峰值，为 2,011.48 mm ，同期流域水资源总量年均值为 884.16mm ，累计的超采量峰值达到其 2.275 倍。可见，该地下水存量应大于年均水资源总量的 2.275 倍。笔者幸运地在一篇论文中找到该流域内的一个旁证，翟远征等在《北京市平原区地下水更新能力变化的动态均衡证据》中提供了北京地下水的总储量。表 2 ：北京地下水总储量计算结果原注：开采层主要指自地下水面至地下约 150m 之间的含水层；开采层以下指开采层以下至第四系基底；整个含水层指垂向上自地下水面至第四系基底。（翟远征、王金生、郇环、滕彦国《北京市平原区地下水更新能力变化的动态均衡证据》吉林大学学报 ( 地球科学版 ) 第 42 卷第 1 期 2012 年 01 月）将其换算为地表水深：表 3 ：北京地下水总储量（单位： mm ）区县储量 mm 开采层开采层以下整个含水层东城 9,291 2,205 11,496 西城 9,304 2,184 11,487 崇文 9,277 2,169 11,446 宣武 9,316 2,211 11,526 朝阳 9,311 2,195 11,511 海淀 9,315 2,196 11,511 丰台 8,454 2,197 10,651 石景山 9,311 2,197 11,508 房山 5,457 - 5,457 大兴 7,494 5,289 12,783 通州 9,688 12,857 22,545 顺义 9,970 7,062 17,032 平谷 14,429 30,166 44,594 密云 9,969 7,062 17,031 怀荣 9,970 7,063 17,033 昌平 7,562 3,955 11,518 门头沟 8,398 - 8,398 全区 8,873 6,865 15,737 北京年均降水量为 626mm ，可见北京的地下水存量为年均降水量的 14.17 倍，承压水存量为年均降水量的 10.97 倍，两者合计为年均降水量的 25.14 倍。另，徐则民等指出：成都地下水主要为孔隙潜水，埋深 3-5m ；含水层厚度 8-27m 。（徐则民、张倬元、刘汉超、刘俊贤、李廷强、鲍志言《成都地铁环境工程地质评价》中国地质灾害与防治学报 2002,13(2) ）其均值为 17.5m ，与上述北京的地下水存量差不多。成都年均降水量为 882mm ，可见成都的地下水存量也比年均降水量高出一个数量级。在没有找到全国数据的情况下，这两个案例提示我们，地下水存量比年均降水量高出一个数量级。由此看到，水循环系统中的水存量由上到下的分布，各相差一个数量级。其中，地表水存量与年均降水量在同一个量级。图 12 ：水存量的规模比较这告诉我们，大陆水循环系统中的水存量主要集中在地下水。 “潜水蒸发” 图 1 显示了这三个存量相互影响的逻辑关系。其中，降水是水循环中影响区域气候最明显的环节。而蒸发则是本地水存量影响空中水存量最明显的环节。国家气象中心发布了全国年蒸发量分布图（图 13 ）。图 13 ：全国年蒸发量分布图 13 中蒸发量最大的地区在内蒙西北、新疆东部；最低的地区在长江中游的重庆、四川、贵州。前者比后者高五倍。这与人们的经验相悖，前者极为干旱，地表几乎无水可供蒸发，而后者极为湿润。事实上气象中心的图上，表示的是蒸发皿的蒸发量，即当地气象条件下的最大蒸发能力，而不是实际蒸发量。这种表述上的不确切，只能让非气象专业的人们陷入疑惑。在于伟东的《海河流域水平衡与水资源可持续开发利用分析与建议》中的“流域水量平衡表”中，发现海河流域 1988—2006 年的逐年蒸发量。将其与《海河流域水资源公报》提供的降水量数据绘在同一幅图中，可见蒸发量与降水量同步变化，且相差无几。在极旱的年份，蒸发量甚至稍大于降水量。图 14 ：海河流域年蒸发量与年降水量（数据来源：历年《海河流域水资源公报》、于伟东《海河流域水平衡与水资源可持续开发利用分析与建议》）这暗示我们，蒸发量有可能与降水量同步变化，且数量相当。已有研究表明，鄂尔多斯盆地地下水循环以垂向交换为主。大气降水补给量约为 61.5 亿 m 3 ／ a ，占总补给量的 87.5 ％，蒸发量为 41.87 亿 m 3 ／ a 。（数据来自何渊《鄂尔多斯盆地沙漠高原区湖泊和潜水面蒸发能力研究》长安大学硕士学位论文 2006 年 6 月）由此算出，蒸发量占地下水总补给量的 59.57% ，占大气降水补给量的 68.08% 。可见在鄂尔多斯盆地，蒸发是盆地地下水资源的最大消耗项。但这些是个例，而笔者未能找到实际蒸发量的分布图。我们不得不另寻视角，根据分散的研究成果观察蒸发现象。注意到地表水存量的大头为冰川，它集中蒸发于西藏、新疆的高山区。湖泊储水只在不到 1% 的国土面积（ 7.4 万平方公里）上蒸发，而植被含水量和植被及枯落物持水量甚小。对广大国土而言，平均约 200mm 的土壤持水是主要的蒸发源。而地表蒸发还受到地下水存量的强烈影响。回顾图9，地表以下埋藏在饱水带中第一个具有自由水面的重力水被称为“潜水”(亦即浅层地下水)。潜水在土壤吸力的作用下，通过毛细管对土壤补给水量，再通过土壤蒸发和植物蒸腾进入大气。可见，地表水存量和地下水存量在一个统一的过程中蒸发。学界称此为“潜水蒸发”。测定潜水蒸量发比用蒸发皿测定水面蒸发量困难，需用到专门的实验装置（见图15）. 图15：潜水蒸发实验装置图（刘铁刚、迟道才、于文颖、王冬梅、陈胜利《辽宁地区潜水蒸发规律研究》沈阳农业大学学报 2005-02,36（1）：79-79 ）何渊研究鄂尔多斯盆地非冻期（ 3-10 月）表土蒸发量。发现风积沙、风化砂岩、淤泥质砂和壤土各自的累计蒸发量如图 16 图 16 ：鄂尔多斯盆地不同地层蒸发量与埋深的关系（数据来自何渊《鄂尔多斯盆地沙漠高原区湖泊和潜水面蒸发能力研究》长安大学硕士学位论文 2006 年 6 月）数据显示，埋深1.5m以下，蒸发量降到埋深0.1m时的0.4%以下。张永明等研究了塔里木盆地裸地的潜水蒸发现象，发现：表4：塔门镇潜水蒸发强度与水面蒸发强度（张永明、胡顺军、翟禄新、沈冰《塔里木盆地裸地潜水蒸发计算模型》农业工程学报第 25 卷第 1 期 2009 年 1 月）称某埋深的潜水蒸发量与水面蒸发量之比称为潜水蒸发系数。由上表计算各月不同埋深的潜水蒸发系数，发现均为埋深的幂函数，且各月相差很小：图:17：不同深度潜水蒸发强度与地表水面蒸发强度的比值计算不同深度各月的均值，用幂函数拟合出其趋势线如下：图18：不同深度潜水蒸发强度与地表水面蒸发强度的比值的趋势外推计算表明：埋深超过5m，潜水蒸发强度不到地表水面蒸发强度的3%，埋深超过10m，潜水蒸发强度不到地表面水面蒸发强度的1.5%。可见，埋深超过10m，潜水蒸发就可忽略不计了。当地表有植被时，植株生存需水分的蒸腾，从而会加大潜水的蒸发量。王振龙等研究比较淮北平原农地有无作物时的的潜水蒸发量。发现农地上有作物将明显增加潜水蒸发量，但埋深 5m 以下，蒸发量均微乎其微。图 19 ：潮土与砂礓黑土年平均潜水蒸发量的变化（王振龙、刘淼、李瑞《淮北平原有无作物生长条件下潜水蒸发规律试验》农业工程学报第 25 卷第 6 期 2009 年 6 月）胡顺军等定义植被系数 K 为在相同的土壤和气候条件下，相同时期内植株生长条件下的潜水蒸发量与裸地的潜水蒸发量之比。在塔里木河三大源流——阿克苏河、叶尔羌河、和田河交汇处附近的冲积平原新型绿洲区内，测算出柽柳的植被系数 K ：图 20 ：柽柳的植被系数 K （胡顺军、田长彦、宋郁东、陈小兵、李岳坦《裸地与柽柳生长条件下潜水蒸发计算模型》科学通报 2006,51(z1) ）可见在阿克苏地区有柽柳覆盖，潜水蒸发量高于裸地。在地表蒸发量高 3 倍；埋深增大，植被系数下降；而埋深大于 5m 以后，与裸地相同。张颖等研究辽河口湿地芦苇的潜水蒸发。发现：在不同地下水埋深条件下，栽植芦苇的样地的潜水蒸发量比裸地的大。栽植芦苇的样地日潜水蒸发量差值可达 9.0 mm 。潜水蒸发量随地下水埋深的增大而减小，栽植芦苇的样地的潜水蒸发递减速度大于裸地。在试验设定的地下水埋深 5 — 60 cm 范围内。种植芦苇的样地的潜水累积蒸发量是裸地的 3.0 — 3.5 倍。栽植芦苇的样地的潜水蒸发过程与水面蒸发过程一致性较好。大气蒸发能力增大到一定程度。栽植芦苇的样地和裸地的潜水蒸发强度增加的幅度均呈减小的趋势。将同一时间段内同一种土壤的潜水蒸发量和水面蒸发量之比称为潜水蒸发系数，他们的实验结果见图 21 。图 21 ：辽河口湿地的潜水蒸发系数（张颖、郑西来、伍成成、张玉荣《辽河口芦苇湿地区潜水蒸发试验》浙江农林大学学报， 2011 ， 28(4) ： 569 — 575 ）综上，找到的局部研究成果表明： 1 、潜水蒸发量随地下水埋深增加而呈幂函数衰减，当地下水埋深超于 5m 时，地下水蒸发量与水面蒸发量相比很小，可忽略不计。 2 、地表植被生长对水的蒸腾，加大了潜水蒸发量。在埋深为 0m 时，可增大至裸地的 3 倍。随着埋深增加，这个倍数快速衰减，当埋深超过 5m 时，与裸地无异。我们看到，埋深大于 5m ，潜水蒸发微乎其微。那埋深与地表植被有何关系？地下水与植被在降水极少的地区，土壤水存量主要依赖地下水,因而其植被分布与地下水赋存状态高度相关。王希义等在塔里木河中游荒漠的研究发现：图 22 ：塔里木河中游植被盖度与地下水埋深关系（王希义、徐海量、凌红波、白元《塔里木河中游荒漠河岸林物种多样性对地下水埋深变化的响应》西北植物学报， 2013 ， 33(10) ： 2071 — 2076 ）图 23 ：塔里木河中游地区物种多样性随地下水梯度的变化（来源同图 22 ）研究表明，在塔里木河中游地区，最适宜植物生长的地下水位为 2 ～ 4m ，能够保证植物正常生长的合理地下水埋深区间为 2 ～ 6 m 。当地下水埋深降到 10m 以下时，地表植被覆盖度与物种多样性均极低。这时地下水存量对地表植被作用微乎其微。田凯等研究鄂尔多斯地植被覆盖度，发现：图 24 ：地下水位埋深与条件植被覆盖率的关系（田凯、李小青、康相武、霍艾迪《基于 MODIS 数据研究黄河中上游区域地下水对地表植被影响的方法》高技术通讯 2009 年第 19 卷第 11 期）在鄂尔多斯地区，适宜植被生长的最佳地下水位埋深为 1.2m ，适宜于植被生长的地下水位埋深范围为 0.8-4.5m ；当地下水位埋深超过 7.0m 以后，地下水位埋深的变化对植被长势的影响逐渐减弱，当地下水位的埋深超过 10m 时，可以近似认为地下水位埋深的变化对植被长势没有影响。金晓媚等研究银川盆地植被发育与地下的水关系，发现：地下水埋深 3m 左右，植被覆盖率最高。埋深从 3m 降到到 8m ，植被覆盖率从接近 80% 快速下降到 10% ，此后植被覆盖率与地下水位的关系不明显（见图 25 ）。图 25 ：银川盆地植被发育与地下水位埋深关系（金晓媚、万力、薛忠歧、于秋生、于艳青《基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究》干旱区资源与环境第 22 卷第 1 期 2008 年 1 月）这些研究个案提示：地下水埋深1-4m之间，最适宜地表植被生长。而地下水位降到8m以上后，地表植被极为稀疏，地下水对地表植被分布的影响可以忽略。由此，对区域生态系统而言，地下水埋深是关键因素之一。埋深超过8m，除非人工抽取，否则地下水对生态系统无意义。生态惯性：“干盆地”与“湿盆地” 力学中质量意味着惯性，两者属同一量纲。在区域水循环系统中，水存量的量纲同样是质量，这启示我们从惯性的视角观察水存量的作用，看水存量的赋存状态在多大程度上影响着一个地区的气候、生态环境与社会系统。张学文注意到： “ 如果把年平均降水日数超过100天的盆地称为湿盆地，那么我国的四川盆地、青海湖盆地以及非洲著名的刚果盆地就属于湿盆地。反之，年平均降水日数不足30天的盆地就是干盆地。吐鲁番盆地、柴达木盆地、塔里木盆地则都在其列。准噶尔盆地比较浅，但是冬季大气水分的重心也低，于是准噶尔盆地的冬季属于湿盆地。 ” 而且，盆地气候具有“非干即湿”的两极分化特点，即“ 盆地一旦空中水稀缺，它会长时间维持干旱状态，反之，如果盆地内空中水盈余，空中水可以在盆地内自行“水分循环”，从而使降水偏多。这类似于电脑中广泛应用的数字电路的双稳态特征（不是高电位，就是低电位）。 ”（《“盆地气象”能否成为新学科？》中国气象报社 2012 年 10 月 07 日）例如塔里木盆地就是一个典型的“干盆地”，而四川盆地则是典型的“湿盆地”。为什么会形成这种“双稳态”特征？张学文指出： “ 90% 的空气集中在16千米以下的大气中，大气中90%的水分集中于近地面5千米的空气层内。如果一个盆地与包围它的山体的高度差达到5千米，那么盆地周围山体对盆地内空中水的活动有明显影响，其降水、云系的特征受盆地地形制约。 ”（同上） “ 由于高山的阻隔，盆地内的水分不易散失，反而可以在盆地内的空气中形成自己的小循环 ”（张学文《改造盆地气候存在一把特殊的钥匙？ -- 初议干盆地与湿盆地概念》 2011-5-22 科学网 http://bbs.sciencenet.cn/thread-369374-1-1.html ）显然，盆地中大气较高的封闭度，使大气中水汽存量的惯性彰显了出来。降水的物理机制是：空气中的水蒸气达到饱和，从而析出水分。在湿度较高的地区，气温稍微下降或外来水汽稍微补充都可能使空气中的水蒸气达到饱和，导致降水。反之则只能依赖外来的饱和水汽。四川盆地年均相对湿度在 80% 以上，居全国之冠。如此高的平均相对湿度，只要温度稍降，就会达到饱和，从而产生降水。古人早已注意到四川盆地的夜雨。在成都是“ 随风潜入夜，润物细无声”（杜甫•春夜喜雨），在重庆是“ 巴山夜雨涨秋池 ”（李商隐•夜雨寄北）。成都在盆西平原上，“ 润物细无声 ”活脱脱地描绘出空气中的水蒸气析出水分的情景；重庆在盆东山区，降水主要是湿润气流遇到山脉等高地阻挡，被迫抬升而气温降低，到夜间这降温更明显，于是形成地形雨，其雨量大到足以“ 涨秋池 ”的地步。而塔里木盆地年均相对湿度在40%左右，没有充沛的外来水汽，很难到达饱和。塔里木盆的外来水汽集中在6、7、8三个月（见图26）。所以降水也集中在这三个月。图 26 ： 1948—2009 年塔里木盆地空中水汽水平方向净输入年内变化（吴永萍等《 1948-2009 年塔里木盆地空中水汽输送时空分布特征》冰川冻土第 32 卷第 6 期 2012 年 12 月）杨青等利用（1976--2009年）和田、库车、若羌、喀什、和(1999--2009年) 民丰探空站观测资料，计算出塔里木盆地5个站的月平均水汽含量，（见表5）。表5：塔里木盆地5站月平均水汽含量单位：mm。月份喀什库车和田若羌民丰 1 5.5 5.1 4.8 5.1 4.6 2 5.7 5.4 4.9 4.9 4.3 3 7.5 6.7 5.9 5.6 4.7 4 9.6 8.6 7.9 7.2 7.1 5 13.2 12.3 12.2 10.6 10.2 6 16.7 17.7 17.3 16.3 15.8 7 20.4 21.4 21.5 21.2 23.9 8 20.9 20.5 21.1 18.7 21.6 9 16.1 15 14.6 13.3 14.5 10 11.1 10.3 8.6 8.8 8 11 8 7.4 6.14 6.7 5.7 12 6.4 6.2 5.3 5.9 5.4 平均 11.76 11.38 10.85 10.36 10.48 最大 20.9 21.4 21.5 21.2 23.9 最小 5.5 5.1 4.8 4.9 4.3 差异度 1.31 1.43 1.54 1.57 1.87 （见杨青等《塔里木盆地水汽含量的计算与特征分析》地理学报第65卷第7期 2010年7月）表中的差异度为（最大值-最小值）/均值。数据显示：水汽含量越高的站，月度间差异度越小。这趋势表现在图 27 中。图27：水汽含量差异度与平均水汽含量的关系按春夏秋冬排列月份，水汽含量演化如图28。图28：月平均水汽含量由《新疆气象手册》3章1.2节（见新疆兴农网信息中心http://www.xjxnw.gov.cn/zx/qxfw/qxzs/xjqxsc/03/433915.shtml ）查到塔里木盆地中三个气象站的降水量季节分布数据（见表6）。表6：四季降水占全年降水量的百分比（1951-1980）单位：% 喀什和田若羌春 36 31 17 夏 32 42 62 秋 14 12 6 冬 17 15 14 最大 36 42 62 最小 14 12 6 均值 24.83 25.67 27.83 差异度 0.89 1.17 2.01 表中的差异度公式同上表。三站降水量份额的平均值见图 29 。图 29 ：降水量季分布可见降水量分布与图 28 显示的水汽含量大体一致。三站各自的降水量分额见图 30 ：图30：三站降水量季分布喀什在盆西的盆沿上，年均相对湿度较高，超过50%，其降雨量在年内分布相对平均，若羌在东南部最干燥的地区，年均相对湿度不到40%，降水高度集中于夏季。数据显示：喀什的降水量年内分布最均匀，若羌则最集中。由此看到，空中水存量的惯性作用：水存量大，降水量分布较均匀，反之，降水高度集中于外来水汽丰裕的夏季。因而干湿盆地的差异本质上是空气相对湿度的差异，亦即大气中水存量的差异。在全国年平均相对湿度图（图 31 ）上，可清晰地看到这一点。图 31 ：全国年平均相对湿度另一个实例是川西盆壁与太行山的对比，两者都挡住了东来的水汽。空气被迫爬升，在川西导致大量的降水，以致雅安被称为“雨城”、“天漏”。而在太行山降水量远小于川西。一个重要的原因是，太行山前区域大气的相对湿度远小于四川盆地，因而靠空气爬升降温达到饱和湿度更难。《中国自然资源丛书 • 水资源卷》在提供水汽资料时，将全国大陆分为湿润区和半湿润、半干旱、干旱区两个部分，分别给出了其水汽的输入、输出量。紧接着，提供降水量资料时，将全国大陆分为：十分湿润带（ 1600mm 以上）、湿润带（ 1600-800mm ）、半湿润带（ 800-400mm ）、半干旱带（ 400-200mm ）、干旱带（ 200mm 以下）五个带。显然，前两个带对应于湿润区，后三个带对应于半湿润、半干旱、干旱区。根据国家气象信息中心的年降水量分布图（图 32 ），可估算出这两个区的平均降水量。图 32 ：全国年降水量分布图由此计算出的数据见下表：表 6 ：水汽收支与降水量比较水汽单位:mm/年全大陆湿润区半湿润、半干旱、干旱区水汽输入总量 1,917.40 4,442.60 1,572.40 水汽输出总量 1,667.30 3,735.60 1,491.80 水汽净输入量 250.1 707 80.6 平均降水量 800 1,400.00 316.67 水汽净输入量/水汽输入总量 13.04% 15.91% 5.13% 平均降水量/水汽输入总量 41.72% 31.51% 20.14% 在湿润区，降水量占水汽输入总量的 30.51% ，而在半湿润、半干旱、干旱区，仅为20.14%。水汽的净流入量是由外来水汽对区域水存量的净增补量，在湿润区占到水汽输入总量的 15.91% ，而在半湿润、半干旱、干旱区，仅为5.13%。可见，在干燥的地区，域外输入的水汽更容易成为匆匆过客，更难形成降水，以补充本地的水存量。于是我们看到空中水存量导致的惯性：湿者恒湿，干者恒干。问题在于，空中水存量只是区域水存量的极小部分，它的分布态势与地表水存量和地下水存量密切相关。图6显示，成都的土壤持水量远高于塔里木盆地。而且成都地下水埋深 3-5m ；含水层厚度 8-27m 。（徐则民、张倬元、刘汉超、刘俊贤、李廷强、鲍志言《成都地铁环境工程地质评价》中国地质灾害与防治学报 2002,13(2) ）而塔克拉玛干沙漠浅层地下水“ 埋深小于 100m 。”（钱鞠、龙训建、杜虎林、俎瑞平、高前兆《塔克拉玛干沙漠区地下水空间信息统计特征与变异性分析》南水北调与水利科技第5卷第5期 2007年10月）蒸发维持着盆地的空中水汽存量，而蒸发的水源来自地面与地下水存量。塔克拉玛干的空中水存量基本得不到地表与地下水的支撑，降水全靠外来饱和水汽。正是两地在地面与地下水存量方面的明显差异，导致了其空中水汽存量的明显差异。由此，我们看到，是地面与地下水存量的差异，导致了两个盆地在气候与生态方面质的差异。这提示我们盆地的水存量决定了盆地的气候与生态面貌。在一个干旱的盆地，若能大规模增大其地面、地下水存量，使地下水埋深不深于5m，有可能根本改变其气候与生态面貌。这就是水存量的气候惯性。社会惯性：海河流域今天的海河流域，“ 有河皆干，有水皆污 ”。是个水资源严重缺乏的地区。然而从历史上看，这里却长期是东亚大陆人口密集的区域。辽、宋都实行五京制度，海河流域是辽（ 907 ～ 1125 年）的南京道。到了金朝（ 1115 － 1234 年），这里成为首都（中都）。元于 1272 年定都今北京，称大都，此后明、清均定都于此。且首都所在地均领有一个幅员广阔的行政辖区：元的中书省、明的北直隶、清的直隶省。这个地区成为全国性政权的首都长达 639 年。在 1935 年地理学界的老前辈胡焕庸绘制的第一张中国等值线人口密度图中，海河流域仍是人口密集的大区域。这样的大格局一直保持到今天。图图 33 ：胡焕庸线人口高度聚集于此，说明这个地区的气候 - 生态环境适宜人类社会生存；如此长期地聚集于此，说明其气候 - 生态环境具有相当大的惯性。在海河平原上，以海、河、潭、泉、洼、泊、湖、淀、泽、沽、桥为名的地点数不胜数。事实上，直到上个世纪 60 年代以前，这里人忧虑的多是水患。从 1368 年到 1948 年的 580 年间，海河流域发生过 387 次严重水灾，天津市被淹泡过 70 多次。《禹贡》时代，今宁晋泊与大陆泽地区是一片广泛的南北相联的统一湖泊，称为“大陆泽”。对于宁晋泊的成因，前人主要有两种看法：其一：明代由于滹沱河南徙，今宁晋东南一带排水不畅，使原属大陆泽北部的下游地区另名宁晋泊。（王会昌《河北平原的古代湖泊》．地理集刊 ( 第 18 号 ) 。 1987 ，第 18 号： 79 — 83 ．）其二：北宋黄河北泛，大陆泽被其来沙所淤，湖底抬高，湖水顺着今滏阳河向下游泄入今宁晋东南潴汇成宁晋泊。（邹逸麟《黄淮海平原历史地理》．合肥：安徽教育出版社， 1993 ．）石超艺对明代及明代以前的史料进行了海量搜索，在其博士论文《明以来海河南系水环境变迁研究》中，提出了新的见解：明代，在今南起任县北，北至宁晋南的广大低洼地带一直是一个南北统一的大湖群，人们主要称其为大陆泽。直到明末清初，统一的大陆泽才开始分解成南、北两个部分。分解后的南泊因更加接近先前湖泊的主体位置，湖泊范围轮廓分明，面积比北泊更广，因此南泊承袭了大陆泽的名称，而北泊则另称为宁晋泊。但是康、雍以后，南泊大陆泽范围迅速缩小，而北泊宁晋泊迅速扩大，到乾隆初年北泊已三倍于南泊。但在道光以后，南、北泊同时迅速缩小，到了光绪年间，南泊已完全消涸，北泊也已所剩无几。 1939 年，宁晋泊在洪水季节纵横仅余 14km ，在枯水季节已不显泊形。 20 世纪五六十年代，宁晋泊完全干涸。图 34 ：大陆泽与宁晋泊的演化过程（石超艺《明以来海河南系水环境变迁研究》复旦大学历史地理研究中心博士学位论文 2005 年 4 月 18 日）可见，历史上海河流域地表水存量丰富。河、潭、泉、洼、泊、湖、淀、泽、沽密布，使地下补给水源充沛，这又导致地下水存量巨大。正是这巨大的地表、地下水存量，有效地滤平降水量的波动，保障了其上社会系统的长期生存。尽管从明末清初开始，统一的大陆泽就开始收缩、分解，这一干旱化过程持续到 20 世纪五六十年代，大陆泽、宁晋泊均消亡。这个持续了三百年以上的历史过程中，海河流域的社会系统却没有因干旱而瓦解。究其原因，巨大的地表、地下水存量功不可没。 1965 年以后，干旱化更为严重，空中外来水汽显著减少。海河流域降水集中在夏季，而 1965 年起，夏季水汽输送通量明显降低。 a: 纬向 b: 经向图 35 ：河流域夏季水汽输送通量的变化 ( 单位： kg(m · s)) （引自张利平等《海河流域大气水资源变化与输送特征研究》水利学报 2008 年 2 月第 39 卷第 2 期）这导致大气的干燥化。图 36 ：海河流域夏季平均整层大气可降水量异常的变化（引自张利平等《海河流域大气水资源变化与输送特征研究》水利学报 2008 年 2 月第 39 卷第 2 期）气候变化导致海河流域降水减少：图 37 ：河北省 1961 年以来的降雨量距平百分率（见高霞、李强《 1961--2005 年河北省降水气候特征及雨水资源的开发利用》气象与环境学报第 24 卷第 4 期 2008 年 8 月）这使得地表水存量急剧下降，大量河、潭、泉、洼、泊、湖、淀、泽、沽仅剩地名。滹沱河本是一条汹涌奔腾的大河。 2007 年在卫星地图上看到的，是这幅景像：图38：107国道跨越滹沱河（2007年）滹沱河只剩干河滩了。今年再看它是这样：图39：107国道跨越滹沱河（2014年）卫星照相的技术有明显的进步，图像更清晰，色彩更逼真。最令人欣慰的是河中又有流水了。然而，拉开视角，却看到另一幅景象：图40：被截留的滹沱河（2014年）图39仅为图40中红框所标区域。所见的河水，不过是人为截留的一段死水。当地表河、湖、泊、洼、泽大量存在时，引水灌溉可有效抵御降水量的不足。它们的消失使社会系统面临缺水威胁。所受威胁最大的是农业。 1966 年河北农村就开始打井，不久就流行深机井。 2011 年 8 月 19 日，中国新闻网以《河北 86 万余眼机井超采地下水致水位严重下降》为题，报道了机井的泛滥：“ 在干旱的华北，农用机井、深层地热水机井，纷纷伸向地层深处，‘像筛子一样’，是一些地质工作者对脚下地层常用的比喻。 ” 2007 年笔者在艾辛庄水利枢纽管理所的围墙上，看到这样的广告:“ 打甜水井150米至450米 ”。这个深度的水才可以饮用，可见地下水存量污染、消耗到什么程度。而这里是平原上最低洼，最湿润之处。图 41 ：艾辛庄水利枢纽管理所的围墙上的打井广告（摄影：王中宇）农业占多年工程供水的比重达75.85%。民以食为天，一旦农业崩溃，这个地区的社会系统无法维持。换而言之，这几十年来，这个地区的社会系统是靠抽取地下水存量维持的。地下水存量显示出对水循环系统稳定性的巨大意义。图42：农业占供水总量的比重（数据来源：历年《海河流域水资源公报》） 1998 年以来，累计超采的地下水量高达本地年均水资源总量的 2.275 倍。这超采量全赖地下水存量支撑。是地下水存量给了我们数十年的回旋余地，使我们可以重新认识大自然中水资源的特性，可以寻找新的出路。设若没有这些地下水存量，这个地区的社会系统恐怕早就瓦解了。前已述及，地下水位埋深超过8m，对蒸发和地表植被就没什么意义了。海河流域的地下水位，在过去数十年间，迅速下降，已经远低于10m（见图43）。这意味着，河流域的地下水存量已经严重损耗，难以为继了。图 43 ：北京市大兴区历年平均地下水埋深变化（刘超群、李黔湘、段云岭《减少 ET 的节水灌溉技术研究》 2009 - 2008 年 GEF 海河流域水资源与水环境综合管理项目国际研讨会会议论文） “人杰地灵”描述的是一个地区的生态 - 社会系统良好。“人杰”建立在“地灵”的基础上，而稳定可靠的水资源，是决定一个地方灵气的关键因素之一。海河流域的历史提示我们，人类社会需生存于一块巨大的“海绵”之上，它将老天爷变动不居的降水转化为稳定得多的供水源。决定一个地方灵气的，正是这“海绵”的持水能力。历史证明，渤海流域是一块优质的“海绵”，但过去三百多年来，这“海绵”被慢慢挤干，尤其是过去几十年间，这块“海绵”几近被榨干。这提示我们，如何保持“海绵”的湿润和持水能力，对社会系统的生存而言，是个战略性的问题。塔里木：存量变化的后果历史上，塔里木盆地的绿洲曾经深入沙漠腹地。 2002 年樊自立等绘出了他们发现的整个塔里木盆里的古绿洲（见图 44 ）。可见古绿洲曾深入塔克拉玛干沙漠腹地。图 44 ：塔里木盆地古绿洲及其变迁（樊自立等《塔里木盆地利用与生态平衡及土地沙漠化》中国历史地理论丛第 17 卷第 3 辑 2002 年 9 月） 2008 年熊黑钢等依据野外实地考察和考古资料，绘制了塔里木盆地南缘河流与其流域内的古绿洲分布情况（见图 45 ）： 1 、楼兰 2 、米兰 3 、若羌 4 、汉且末古城 5 、瓦石峡古城 6 、唐且末古城 7 、阿克可西卡 8 、提英木古城 9 、达乌孜勒克 10 、尼雅北遗址 11 、尼雅遗址 12 、尼壤遗址 13 、大麻扎 14 、新遗址 15 、喀拉墩古城 16 、马坚勒克 17 、尤木拉克库术 18 、丹丹乌里克 19 、乌曾塔提 20 、卡拉沁遗址 21 、哈得里克 22 、特特尔格拉木 23 、黑哈斯遗址 24 、吴六杂提 25 、达玛沟遗址 26 新聚落遗址 27 、麻扎塔格 28 、巴勒马斯遗址 29 斯日合勒克古城 30 、阿克斯比尔 31 、约特干遗址 32 、什斯比尔 33 、奈加拉哈奈 34 、玉吉米力克 35 、阿塞胡加 36 、布特勒克 37 、牙阿其乌依力克 38 、额其买力克古城 39 、克孜勒塔木图 45 ：塔里木盆地南缘主要古绿洲分布图（熊黑钢等《干旱区地理》第 31 卷第 1 期 2008 年 1 月）克里雅河曾深入塔克拉玛干沙漠腹地，并孕育了新遗址、喀拉墩古城、马坚勒克等古绿洲。和田河曾贯穿塔克拉玛干沙漠，并在沙漠腹地孕育了新聚落遗址、麻扎塔格两个古绿洲。尼雅河则在沙漠深处孕育了尼雅北遗址、尼雅遗址、尼壤遗址等古绿洲。塔里木盆地的东侧是著名的罗布泊。古罗布泊诞生于第三纪末、第四纪初，距今已有 1800 万年。罗布泊西北缘某地层剖面沉积物孢粉记录揭示，在 6.91 × 10 5 ～ 4.35 × 10 5 年期间植被类型为疏林草原，沉积气候较温和湿润，同时期罗布泊中部 K1 孔揭示的植被类型为荒漠草原。学者据此推断： “ 若近百万年来，该地区地形地貌无较大变化，可以推测罗布泊西北缘北部山前坡地和倾斜平原在早期(中更新世)可能为森林及疏林草原，使得位于该地段地层剖面中，就近沉积的植被多为木本。在东风和北北东风对罗布泊东侧平原或荒漠草原植被孢粉的运移作用下，同时期该区东侧八一泉、东部阿其克谷地、中部K1和西部P-1剖面的草原和荒漠植被孢粉含量随着距离的增加而减少。 ”（袁革新等《罗布泊地区第四纪环境演化若干新认识》现代应用物理第 4 卷第 3 期 2013 年 9 月）对罗布泊距今 8000 年以来的变化，将各方信息放到时间轴上，如图 46 ：图 46 ：罗布泊地区的气候演化（时间轴为 BP （距今））可见这里的气候变化以千年为尺度。近代以来罗布泊的消亡，相关信息见图 47 ：图 47 ：乾隆四十七年以来罗布泊水面演化除了罗布泊，在熊黑刚提供的图 45 中，可看到古代塔里木盆地东北还有一个长条状的湖泊，西部有还两个长条状的湖泊，而今已了无踪影。这提示我们，在近万年的时间尺度上，塔里木盆地总体上比现在潮湿，自唐以后，塔里木盆地经历了一个逐渐干旱化的进程，而清中期后，干旱化加速。这提示我们，从长时间尺度看，塔里木盆地水存量持续减少。虽然其速率不高，但千百年的积累，导致了整个盆地的干旱化。这提示我们思考，塔里木盆地的水存量是怎么丢失的？塔里木盆地是内流河流域，不存在地面河水外流的可能性。至于从地下外流的可能性，倒有一个存在了 2000 多年的公案。西汉的张骞出使西域，发现塔里木河等河流无论怎样源源不断地将水注入罗布泊中，湖水既不显增加也不显减少，于是认为湖水潜流地下，进入青海积存，而成为黄河的源流。司马迁的《史记·大宛列传》以张骞的探险报告为依据称： “ 于阗之西，水皆西流注西海。其东水东流注盐泽，盐泽潜行地下，其南则河源出焉。 ”这里所说盐泽即古代罗布泊，“河”在古代特指黄河。这段文字明确指出了古代塔里木河入注古代罗布泊后伏流地下，到青海后重源复出。班固在《汉书 • 西域传》中称： “ 其河有两源，一出葱岭山、一出于阗。于阗在南山下，其河北流，与葱岭河合，东注蒲昌海。蒲昌海—名盐泽者也，去玉门、阳关三百余里，广袤三百里。其水亭居，冬夏不增减，皆以为潜行地下，南出于积石，为中国河云。 ”这是黄河重源说的两条经典依据之一，也是最早的记载。此“中国河”即指黄河。从此，张骞的这个黄河伏流重源说就风行一时。到北魏郦道元撰《水经注》，清代徐松著《西域水道记》均沿袭《史记》、《汉书》之说。到清代康熙和乾隆时，探清了真正的河源。现在我们知道，黄河源在龙羊峡水库以上，位于青藏高原东北部，涉及青海、四川、甘肃 3 省的 6 个州、 18 个县，总面积约 13.2 万平方公里，其海拔高度在 3800 米以上。而罗布泊的海拔仅 780 米，其地下水不可能流向黄河源区。即使汉书所说的积石山，位于甘肃省西南部的积石山县，该县处于黄土高原与青藏高原交接地带，海拔 1735 — 4309 米，也远高于罗布泊。塔里木盆地地势低洼，四周是天山、昆仑山、青藏高原，地下水不可能外流。排除了地面、底下外流的可能性，剩下的唯一的可能就是空中水汽净外溢。然而吴永萍等的研究发现： 1948-2009 年塔里木盆空中水汽的水平输送是净流入（见图 48 ）。图 48 ：塔里木盆地对流层水汽水平方向净输入（吴永萍等《 1948-2009 年塔里木盆地空中水汽输送时空分布特征》冰川冻土第 32 卷第 6 期 2012 年 12 月）三千年来，塔里木盆地干旱化的总趋势无可否认。但逻辑上水资源净外流的可能性都不存在，这就成了一个悖论。仔细观察塔里木盆地及其周边的卫星地图。注意盆地内的河流都来自四周高山融雪。而高山融雪一部分来自盆内的水汽存量。如果高山融雪都进入内流河，则水资源不可能经地面外流。但积雪最多的是西南部山区，其融雪既可能向内流入盆地，也可能外流，进入印度、巴基斯坦。融雪主要靠阳光，这里从南向北的阳光首先融化向外的西南坡，于是不能排除水资源经高山融雪而流出的可能性。图 49 ：塔里木盆地与其周边的卫星地图另外，盆地东南部是青藏高原，而青藏高原的地形是西北高东南低。于是盆地水汽在青藏高原形成的降水，大多数不可能流回盆内。郭晓明将这一现象称为 “ 虹吸现象 ”。认为正是这一现象使西北地区自身的水循环断裂，导致这里日渐干燥，从而破坏了这里生态系统的稳定性，使其步入了衰败的进程。（见郭晓明《青藏高原的虹吸效应对欧亚大陆水循环的影响及逆转措施》南水北调与水利科技第5卷第1期2007年2月）郭晓明注意到：在过去几十年中，罗布泊消失了，塔里木河水流量下降了近15%，在罗布泊消失后没有多久，青藏高原的北部就开始了荒漠化（见图50）。郭晓明认为：高原北部几乎没有人类活动，可见这部分高原荒漠化不是人类活动的结果，而是因为虹吸效应吸干了中国北方的水分，现在开始侵蚀高原自身的水分了。图50：青藏高原的植被分布格局（取自莫申国等《青藏高原的主要环境效应》地理科学进展第23卷第2期2004年3月）由于青藏高原目前仍以每年3.2-12.7mm的速度上升，“虹吸现象”只可能加强，不可能减弱。郭晓明没有给出塔里木盆地水存量流失的速率。各有关塔里木盆地水循环平衡的分析，均隐含假设各流量相互平衡，亦即假设存量不变。这告诉我们，水存量的流失速率甚低，很可能低于流量测定的误差范围。但即使如此之低的流失速率，持之以恒，也能显著改变如此大范围的气象与生态面貌 --- 这正应了那句老话：滴水穿石。思考综上，我们看到，在水循环系统中，存量是不可或缺的分析对象。从对气候的影响上看，空中水存量直接影响着降水量。空气相对湿度越高，外来水汽和降温越易于达到水汽饱和，形成降水；反之外来水汽越难使本地水汽饱和，越容易成为匆匆过客。而空中水存量靠地面与地下水存量的蒸发维持。从规模的角度看，空中水存量最低，地面水存量高出一个量级，而地下水存量又高出一个量级。对地下水存量而言，埋深是一个重要的因素。蒸发能力随埋深呈幂函数衰减，支撑地面植被的能力也呈幂函数衰减。当埋深深于 8m 后，两者均衰减到微不足道的地步。正是地面水存量与埋深不到 5m 的地下水存量规模，决定了一个区域的气候惯性。存量高的地方，气候湿润，植被茂盛；反之气候干燥、植被稀疏。这表现出水存量的气候生态惯性。埋深深于 8m 的地下水存量，可通过人工抽提，供社会所用，这使社会系统有可能渡过极为干旱的岁月。这就是水存量的社会惯性。然而，它有其限度，一旦地下水疏干，社会就回天无力了。由于地面、地下水存量的巨大规模，它可滤平外来水汽波动带来的降水量波动。在短期的水循环平衡中，也往往假设存量不发生变化。但现实中存量是在变化的，虽然其速率往往很低。若长期单向变化，终将导致区域气候与生态环境的质变。由此，需深入研究水存量在区域水循环中的作用。在水资源管理中需有管理水存量的准则与措施。以下几项值尤其得关注： 1 、长期、连续监测地表、地下水存量的变化；要及早发现导致区域水环境恶化的前期征兆，及时应变。 2 、对地下水存量需设定几个警戒线，如地下水埋深 5m 、 8m 、 10m 等等，一旦低于警戒线，需采取相应的措施。 3 、从水土资源匹配的视角看，干旱地区不能寄望于开采地下水。而应从水资源过剩的区域向干旱地区调水，调水的意义不仅在于应付日常之需，而应关注于使其过低的水存量达到某个合理的规模。 4 、由此，在论证向干旱地区调水问题时，有两个层次：其一，从长时间尺度看，该地区水存量流失的速率，它决定了阻止该地区进一步干旱化所需的调水速率。其二，要恢复该地区的生态系统，需其地下水埋深不深于 5m 。为此应评估总计需调入多少水。这两个层次的问题，是落实调水计划的基础。只有确切地回答了这两个问题，才能定量确定调水规模与安排时间，并预计其成效。在此基础上，才能对调水计划进行技术与经济可行性评估，才能比较可信地权衡其代价与收益。; 个人分类: 资源环境观察|7252 次阅读|3 个评论

谈“质速关系”的误解和乱用: 热度 4 gordonliu 2014-8-21 08:29; “ 质量依赖于速度 ” 的观点是对相对论的误解和乱用！爱因斯坦从 1907 开始，就反对这种提法。现在也只有顶尖的物理学家能正确使用和理解质能关系。大量的一般学者都使用和宣传 “ 质量依赖于速度 ” 的错误提法，以至于这种错误提法在普通论文，教科书和科普书籍中泛滥，误人子弟！正确的理解是：质量不依赖于速度，质量是一个不变量！质能关系是 “ 静止能量等于质量乘光速的平方 ” 。 “ 能量等于运动质量乘光速的平方 ” 的提法是错误的。很多人花了大量的精力和物力想检验 “ 质速关系 ” ，从而来判断相对论的正确性，这是徒劳的！因为正确理解的狭义相对论是没有 “ 质量依赖于速度 ” 这一提法的。详细内容请参阅 Lev B. Okun 和 Gary Oas 的文章。; 个人分类: 物理评论|3726 次阅读|8 个评论

人的惯性: 热度 1 fanxiaoyingz 2014-4-25 16:08; 人的惯性我们发现了大量的人的惯性的实例。例如，一个孝顺的儿子把父母从农村接到大城市的豪宅来居住，吃喝穿戴用度等都不需要老人操心，但是老人就是不习惯，偷偷地跑回农村；再例如，你到农村冬季特别寒冷，但是人们就是不生火，但是人们还很健康，相反他们到有暖气屋子里面出来立即会感冒生病；又例如北方的人到南方去每天吃大米饭，结果总是觉得没有吃饱没有吃好；陕西关中人一天不吃面条好像一天都没有吃饭；而南方人到了北方没有米饭吃不饱。这些事例是生活惯性的实例。我们发现人的惯性不仅有生活惯性，还有思维惯性、动作惯性和意念惯性。人的惯性有有利于本人和社会的良好的一面，也有有损于人和社会的一面。人们的某个地方长期的生活，逐渐形成了与该地区气候、土壤、水质、环境、人文、食品相互适应的习惯，就是生活习惯或者称之为生活惯性或者人文习惯。生活惯性有利于人形成强大的地域生活能力，获得强大的免疫力、适应力和生活能力。例如过去的人做饭都是烧木头，用的的土灶，那个时候许多地方没有风箱，是自然抽风灶，目前陕北一带这种灶还很普遍，但是这种灶的缺点非常明显，就是关键时候需要旺火，但是半天火不旺，你下面条吧，放到锅里面半天，面条都泡成糊糊了，还没有煮熟，或者蒸锅的馒头半天没有气，成了硬馍馍。但是就是这种不科学，很浪费燃料，没有鼓风机或者风箱的生活方式陕北人生活得很自在，很得意，他们不愿意改变这种生活方式，因为他们已经形成了使用这种抽风灶的生活惯性。离开了它他们反而无所适从。但是这种惯性很显然是需要改革的。第一：人的生活惯性对于本人而言是产生了感情的：长期使用某种方式生活的人，那样的生活方式给他的是安全感、熟悉感、亲切感。第二，在惯性作用下，本人的工作效率会很高，他基本不需要太多的思考，而是按照以往的习惯程式进行工作。第三，多年形成的生活惯性一旦放弃会产生心理负担，甚至疾病。首先产生的是空虚感、茫然感，而这些感觉会导致他们重新思考人生的意义和目的，有些人想不通就会轻生。最近调查发现农村老人自杀率上升，城市老人得抑郁症的人增多，都与现代社会过于迅猛地改变了人的生活习惯有很大关系。第四，疾病的形成和免疫能力的高下都与生活习惯有密切相关关系。例如，习惯城市暖气的人到农村去一般都会感冒，而城市人到农村去一般都会得肠胃病拉肚子。而农村人一般到城市后常常失眠、烦躁、心理抑郁，常常感觉空气恶臭、噪声严重、水源肮脏，空间狭小逼人，免疫力下降。我个人认为，生活惯性是人文地理的一个表现形式，政府和社会应该尊重人们的生活习惯，各个地区五花八门的生活习惯构成了人类文化的一部分，所以政府不应该强制拆除村落，强制实现城镇化。农村人吃完饭下地劳动、养几只鸡，喂几个猪，早起寻草，下午耙地已经形成一种生活的必需品，为什么非要强制改变呢？相反，城市人由于生活过于优越，一切都可以从市场购得，所以闲余时间反而无事可做，越来越空虚，越来越没有自己存在的价值和必要性，所以许多城市人精神抑郁。这种生活由于长期不动手不动脚，不运动，所以许多人的感觉退化，行动迟缓，未老先衰，大脑萎缩。生活的惯性一旦形成，人们就能够对这种惯性产生感情、形成自我意识，产生个人价值，形成生活动力，所以一旦形成了生活惯性，人们一般不愿意再改变：一不愿意迁移，也不愿意改革，形成社会进步的保守势力。纵观我国的改革开放，正是由于以极其快速的步伐改变着我们的生活，推倒了生活惯性，否定了人文文化和乡村文化，所以整个社会都陷入了缺乏自信，失去自我，文化缺失的境地，所以外国文化和意识乘虚而入，造成我国人民的文化衰落。思维惯性也有正否两面作用。人们长期接受某种教育，结果思维形成定式，思考问题的时候总是自觉不自觉地把以前现成的知识、经验和定论拿来使用，当作真理，结果是有百害而无一益，这种思维就是在惯性的引导下的大脑运动。思维惯性对于创新是一大障碍，对于逐本求源是一大障碍，对于揭示事物的本质是一大危害。思维惯性的形成与学习的内容有关，学习的时候想当然地把某种观念作为知识接受，而不加思考，那么最后会作为思维题材而加以应用，思维惯性的形成还与教育的方法有关，一般的教育基本上都教授逻辑方法、推理和演绎，但是很少教育辩证思维和权衡思维，所以方法也有缺点；思维惯性的形成还与大脑思维区域的激活状态有关，有些人的某些区域没有被激活或者激活后已经进入疲劳状态，这种情况下思维也不会有良好结论。我们许许多多的知识分子虽然拥有很多知识，但是就象“赵括”一样，纸上谈兵、虚妄乱言、经不住时间考验的言论非常多，被人们讥笑为“百无一用是书生”。包括目前的博客，许多人思维不缜密，胡言乱语的多。还有一个现象就是专家们对于本专业的问题研究深入，往往结论正确，提出的问题也能够切中要害，但是在本专业以外却是胡说八道，逻辑错误，事实欠缺，非常片面，成为典型的书呆子。还有一个问题就是许许多多的专家讲理论很在行，讲实践很外行。最为典型的例子是股市和战争。中国十大元帅中贺龙没有什么学历，也没有进过军事学校；彭德怀只念过两年私塾，也只在军事学校进行过短训；陈毅、罗荣桓、聂荣臻学历高但是没有进过军事学校（聂荣臻短训过几个月），他们虽然没有在军事学校学习过，但是他们却指挥了千军万马，百战百胜，而国民党黄埔系学生领导的军队在他们面前屡战屡败。尤其要提醒的是伟大领袖毛泽东，没有进过一天军事学校，只当过半年兵，却是军事上独一无二的统帅，导演了一系列军事战役，完全把军事艺术化了。在军事上恰恰是学习者的思维惯性导致他们打不赢。股市也一样，股市上真正的赢家往往不是理论专家。究其原因就是思维惯性导致思维缺乏动态性、随机性和创新性。还有在实业中，往往许多专家搞不好实业，但是那些一心一意有恒心的社会人士却能够成功。思维惯性形成思维定式，而思维定式既有好处也有坏处。在思维定式下，专家能够取得更多的研究成果；但是某个思维定势往往仅仅适合于某个领域，不是放之四海而皆准的，所以在另外的场合往往产生很大的负面影响。以德国顾问李德为例，李德的军事知识是在苏联那种寒冷、人口稀少，大多数人居住在城市的环境下取得的，适合与城市保卫战，而不适合于山大沟深物产丰富的农村，所以他在中国的第五次反围剿中就不能成功。但是李德的战争思想在当代需要保护城市的条件下未必不适用。专家的学问越多，学历越高，定势思维越是严重，其缺点也就越明显，所以作为专家不可以妄言，不可以越位，不可以脱离实际。动作惯性也很常见，例如过去的女人一生中必要的劳动就是缝衣织布做鞋做衣服，做饭推磨，提供给自己丈夫和孩子们吃饭穿衣。而男人们则要喂牛耕田、挑水打粮、堆土盖房，或者舞枪弄棒，他们从小就训练动手能力，运动协调能力，结果是非常习惯于特定劳动。现代社会的熟练工人就在技术学校专门训练动作惯性。学习开汽车开火车都是在训练动作惯性，运动员超负荷训练也是在训练动作惯性。有了动作惯性，动作的速度和协调性和力度都会加大，很有好处。但是动作惯性也有不好处，俗话说“淹死的都是会水的”，由于动作惯性常常造成下意识动作，而这种动作不恰当的时候就会造成危害。意念惯性在社会中普遍存在，危害很大。所谓的人生观、世界观、社会观到底是什么？本质上就是意念惯性，一个社会的观念、风俗、伦理道德是形成意念惯性的社会基础。实际上在特定的社会中，人的人生观、世界观、社会观的选择余地很少，基本上是社会承认什么选择什么，社会氛围、家庭氛围和政府氛围决定了一个人的意念惯性，绝大多数不可能超越这个界限，这个东西影响人的一生。而这些东西很少被人否定和打破，一般来说只有少数年轻人会对其产生想法和否定情绪，但是大多数人会被这些意念俘获。所以，阶级观念、阶级感情、风俗习惯、社会道德基本上是一生不变的基础，反过来也是指导个人行为的动力。比如说，我们从五四时期就反对封建思想观念，将近一百年了，封建思想观念取出了吗？其实在国民当中还大量存在，以各种形式存在。例如有人生病，有好些人不去医院就医，而是求神拜佛，烧纸点腊，例如有人迷信风水，不去科学生育而是在坟墓里找富贵。观念惯性的严重缺点是当问题的本质超出了观念底线的时候，本人不愿意去思考，不愿意去解决，而是不加思考地给予否定。以邓小平为例，在邓小平身上遗留了很深的封建地主的观念，尽管他以革命家自居但是在八十年代初期得到了非常明显地表现。他打倒了“三种人”，“三种人”即追随林彪、江青反革命集团造反起家的人，帮派思想严重的人，打砸抢分子。其中大多数是在建设中表现突出的群众领袖，包括陈永贵、吴桂贤等。他打倒了这些人表明他始终不是站在人民群众的立场上，不是站在无产阶级的立场上的革命的，他的意念惯性一直停留在地主和资本家那里，他解决问题的根本立场不是站在劳动人民那里，所以改革开放以后资本家笑了，劳动人民哭了。最近几年，那些当年被打倒的人的后代带着他们的家族理念重新粉墨登场，全面否定社会主义建设，为蒋介石汪精卫等人招魂，大肆污蔑新中国的各项事业，也是剥削阶级的意念惯性在作祟。世界上正真能够超然于自己阶级地位和阶级感情的人很少，大多数的转化是劳动穷人替剥削者富人讲话，丧失阶级立场，只有极少数人能够做到彻底否定，百分之九十九的人会延续原来的社会伦理和阶级理念。意念革命不彻底的名单有：邓小平、郭沫若、汪精卫、罗章龙等。纵观历代革命不彻底的原因，究其根本原因就是理论上的不彻底，而理论上的不彻底根本上是意念惯性阻止理论家深透思维，意念惯性阻止人们脱离原来的社会伦理和阶级立场，阻止他们脱离原来的生活习惯和生活水准。宗旨问题是决定政府成败，社会稳定的大问题，在这些问题上，意念惯性的危害最大，一个政治家如果不是站在绝大多数人的利益和立场上去考虑问题，而是保留其个人狭隘的理念惯性，那么必然导致治理失败，社会不稳，人心浮动。人的惯性有很多种，正是因为有了这些惯性，社会上人员的流动才是有限的，人们在自己的家乡才会安居乐业，而社会也会逐渐进入保守阶段。但是有些人尤其是年轻人的惯性很少，他们往往对社会不公、技术创新、新鲜事物很敏感，所以青年总是革命力量，但是由于这些东西的是非正确有待于实践证明，所以青年人也是很容易误入歧途的。没有惯性人就无法生活，但是人的惯性也是一种惰性，那些有理想的人应该努力地去克服。这也是人性的弱点之一吧！; 个人分类: 社会科学|2034 次阅读|2 个评论

惯性是头倔驴: physicsman 2014-3-22 11:43; 物体具有保持自己运动状态不变的性质，我们把这一性质叫做惯性。惯性的大小只跟物体的质量有关系，是物体的固有属性。为了说明固有属性是个啥玩意儿，我们讲一个月亮驴子的故事吧。月亮在绕着地球转动，像一头驴子在绕着磨盘转动，所以我们叫他月亮驴子。显然，做圆周运动的月亮驴子，其运动方向在不断的变化，也就是说其运动状态在不断的变化。能改变物体运动状态的一定是力。地球对月亮驴子的引力像牵着驴子的缰绳一样改变着月亮驴子的运动状态。虽然月亮驴子不得不服从于缰绳的意志，但是这不是月亮驴子的本性。即使是这个时候，月亮驴子的本性也是不变的，他有做匀速直线运动的欲望。可见，惯性就是倔驴的“倔脾气”,跟外力没有关系。一旦缰绳没有了，所有的力都撤销，或者抵消，月亮驴子必将显露出其本身固有的属性，做匀速直线运动或者静止，这就是牛顿第一定律。; 3453 次阅读|0 个评论

“黄灯六分！”，我也该说说了。。。: 热度 17 boxcar 2013-1-5 10:54; 最近，史上最严的《新交规》搞得大家很郁闷，那个“黄灯六分”的归责纷纷在网络上“吐槽”。俺没有驾照，而且自从 1996 年丢失了自己曾经拥有的唯一一辆自行车以后，目前是连自行车都基本不会“开”了的步行者，因此对记 6 分没有任何概念。然而在这几天满耳朵灌满了、满眼睛充满了“黄灯”和“ 6 分”的情况下，再不说两句也实在不符合俺的性格。而且，不用动用“喆学”方法来说说，是无论如何对不住俺的一贯风格的。 “黄灯六分”为啥如此犯“众怒”（其实这次俺这种步行者是“被代表”的“众”）？理由很简单，把“黄”字拆了我就能说明白。“黄”字分成上下三截儿，上和下的两部分若合在一起，就是“共”，中间夹楔硬塞进去一个“由”字，便成了“黄”。也就是说，黄字是在“共”中加“由”。“黄灯六分”芥末大的事儿！居然没有给出一个广大人民群众能够共同接受的理由，而是似乎在事前没有做很充分的调研和讨论的情况下很生硬地塞给大家一个新规定，马上就出台并立即执行，不把车主驾驶员们气得纷纷吐 cao 才怪！一个黄灯六分，可能用不了几个黄灯，某些司机的驾驶证和就会变成“死机”和“死寂”，“等”到那时候，习惯汽车出行的人，只怕也得像俺们步行者一样，只有“遛弯”和坐“冷板凳”的“份儿”了。现如今“黄灯”一闪，无疑会让许许多多司机们开始心慌，搞不好甚至被黄灯晃得神情恍惚，如果一脚没蹬住刹车，心里面肯定会咯噔一下，过线被记分只能干瞪眼的。不过，话说回来了，与其过后才干瞪眼，可不如事前就瞪大了眼睛先看准了灯的颜色。另外，凡事都别太着急，别总抱着一种“走别人的路，让别人无路可走”的理念在马路上争强好胜，慢一些和“ 等一等”，不好么？ “黄灯六分”能惹起这么大的争议，从科学技术生理心理的角度说是个“惯性”问题，汽车不是一下子能煞得住是因为有惯性，人的驾驶习性一时半会儿改不过来也是一种“惯性”，然而从社会管理的角度看，有个让很多当事人觉得非常不靠谱的《规定》也能实行，恐怕还有个“官性”的问题。; 个人分类: 社会|4716 次阅读|34 个评论

猴王的惯性: 热度 1 smallland 2012-11-16 17:24; 一只猴子通过自己的努力和实力（战斗力）当上了猴王，一般来讲，这时应该是它最厉害，最年富力强的时候。年轻的猴子当猴王，除非它是继承父业-- 然而，猴子界可能没有像DPRK金家那样的传统，所以年轻的猴子也当不上猴王。那么，是不是当它能力开始下降时，就一定会立即被推翻？估计不会，总会有一定量的时间惯性。这个惯性的长短，决定于猴群其他虎视眈眈的雄性的心理。猴子们会想，猴王之所以是猴王，不是大家民主选举产生的，肯定是战斗的结果，我可能没参加过战斗，但我知道他必然很厉害。所以，我还是不要冒非死即伤的风险挑战他。这就是惯性。当然，这个惯性时间不会很长，如果猴王明显表现出老态龙钟，或者经常露出能力上的破绽，我为什么还要等到他自然死亡？那样，我的黄金时间也错过了。人类社会，这个惯性可能无限延长了，许多原始部落，也是老人当政。所谓德高望重，猴王的“德”不一定高，但“望”是一定的 --威望、威信、威慑力等等，就是前面说的惯性。许多年老的族长、酋长，经常霸占若干优秀的雌性，而这些雌性经常也不是被逼迫，这说明，这个惯性是被普遍承认的。一些著名的暴君能在颤颤巍巍流着口水的状态下继续施暴，靠的就是这个。比较特别的情况是，当然只有在人类社会，惯性一直在延续到猴王死后，只要其继承者打着亡者的旗号，就能顺理成章地发号令，从封建社会的先帝遗嘱到现代版的你办事我放心，都是这个惯性的体现。; 2275 次阅读|2 个评论

121107惯性: shixiaoxin10 2012-11-7 18:32; 物理学说事物的运动有惯性，生活中不也是这样吗？股市，让人荡气回肠，垂头丧气的地方，也有惯性，只是讲成交量，一般的股票成交量在增加和下跌的时候都有惯性，直到一个拐点的到来。把握此点对成交量对认识会上升，对股票的走势就多了几分理解。写博客、微博也有惯性，君不见，微博的兴起，很多人便闲不下来了，时时处处刻刻都在忙着织围脖呢。生活中的行为也有惯性，懒惰、逃避、积极、进取都有惯性，习惯就是惯性使然，优秀的习惯是走向成功的基础。记心得也是好习惯。想起以前自己拿个小本子记录，一个朋友也这样了，看来人应该不断的学习呀。; 个人分类: 生活点滴|2127 次阅读|0 个评论

100步笑了50步: 热度 1 uvard 2012-4-26 20:32; 100步笑了50步今天一大早，我挤公交车，车上站的人多，好不容易挤到车中间，抓住一个铁杆，站稳了。环视四周，还好！周围的人貌似都很安全。准备眯着眼睛小憩一会儿。车启动了，我还是被惯性掀了一下！幸好有的抓，心想靠着这个铁杆，岂不是更稳当一些。所以干脆直接背靠着铁杆，继续补觉。下一站到了，又有很多人挤上车，其中一个大概五十多岁的老外，他挤到我对面的车边，很规矩的站着。我看了他一眼，他貌似也看了我一眼，那表情，我没看出来，不予理会，我继续。一阵饭香入鼻，我睁开眼睛，一个四十多岁的大哥，看起来像刚进城的农民，他正在吃包子。那个老外也正用眼睛看着包子，也许在想，是什么味道？呵呵！过了几站，包子吃完了，农民大哥手里拿着装包子的方便袋，环视了一周，像在找什么，过了几分钟，他又环视了一周，他把袋子扔在了地上，刚好飘到了老外的脚上，老外睁大了眼睛看着袋子，没动，那表情，我还是没看懂。过来一会儿，他用脚把袋子踢到了一边了，我笑了，悄悄地笑了。 “前方转弯，请乘客坐稳扶好”，车上的广播在提醒着，我很听话的靠了靠，站稳了两脚。车开始转弯了，周围站着的人都被惯性了，我站的很稳，没事。可是我发现好像有很多双眼睛看着我，突然意识到了，哇，刚才还在笑别人呢，自己靠的这个铁杆，可不是给我一个人的啊，那是用来让人扶好的。呵呵，以后记住了。真要每日3省，方能知道自己错与对。; 个人分类: 生活杂文|2418 次阅读|0 个评论

《公共物理学讲义》（3）: 热度 3 等离子体科学 2011-9-21 12:07; 在物理学会秋季会议上讲了这门课的设想，得到共鸣，很高兴——想到一起去了！有出版社来约稿——大概至少要先讲一遍才敢拿出去。现在贴的也还是一个骨架，讲的过程中还要改。 1.3 “惯性”与时间尺度那么，对一个具体问题，怎样来找特征时空尺度呢？我们先从时间尺度分析开始。在平面上放一些塑料球、再放几个同样大小的钢球，随机地晃动（或者用风从各个方向吹）——塑料球到处乱跑，而钢球基本不动。踢一个足球，可以飞很远；踢一个同样大小的铁球，却几乎不动——同样的力作用在不同的物体上，质量小的很快就可以改变运动状态，质量大的却很慢——所以质量与“快慢”是直接相关的！也就是说，一个物体（或者物理系统）运动的特征时间尺度是其所包含物质多少（也就是说，其物质多少的量度——质量）所决定的。定量的描述，就是牛顿的第二运动定律： F=ma 。这里 F 是作用力（ force ）， m 是所研究物体（或系统）的质量（ mass ）， a 是其在 F 作用下得到的加速度（ acceleration ）。宇宙中可观测到的物质，主要是等离子体。等离子体是由电子和质量比电子大上千倍的离子组成的。所以研究等离子体物理问题的时候，我们常常看到，电子的物理性质已经“面目全非”，离子还基本上是“依然故我”。而在离子的“慢”时间尺度上，电子几乎是瞬间响应——亦步亦趋！这就像一个人参加一个上百人的旅游团——尽管你可能完全是个陌生人，而人家是同一个单位的——只要跟住导游，就没有问题。另外那些人哪怕是一个令行禁止、久经训练的特种兵连队，对任何一个变化的“整体”响应时间一定比你个人的响应时间长得多。但是如果你是导游，你就要记住不管你怎么慢，这个团体响应你的“命令”的时间一定更慢！而且人越多越慢——你带一个家庭（几个人）走，时间一定比带一个几十人的团要快。如果你带一个几百人的团，即使再有 10 个导游帮助你，“整体”响应时间一定要比每个人带几十人的响应时间长得多。——一般来说，这个特征时间与人数的平方根成正比。我们经常说“国情”：中国是一个十几亿人口的大国。这句话其实是非常科学的。也就是说，中国这个国家的“惯性”比其它国家要大得多。因此，讨论有关中国的社会性问题，时间尺度就要比“一般的”国家的社会问题的时间尺度要长得多——要有耐心！老子有所谓“治大国，若烹小鲜”一说。《韩非子 · 解老》篇曰：“事大众而数摇之，则少成功；藏大器而数徙之，则多败伤；烹小鲜而数挠之，则贼其泽；治大国而数变法，则民苦之。是以有道之君贵静，不重变法。故曰：‘治大国者若烹小鲜。’”说的就是这个道理。如果政策像“天上的月亮”，甚至法律也是说变就变，百姓就无所适从。一个人可以每年有一个“ New Year Solution ”，而且被认为是积极进取的标准；而一个国家则 200 年用同一个宪法，只是加上几个“修正案”而已，却被屡屡称道。所以，我们要根据实际来发现体系的特征时间尺度，根据这个特征时间尺度来做近期的、中期的、长远的规划。 1.4 “测度”与空间的“点、线、面” “空间”尺度的测量以“测度”为基础。这里的“空间”可以是任意的参数空间。在真实空间里，一个区域（开或闭）的“测度”在一维空间就是其长度、在二维空间就是其面积、在三维空间就是其体积。所以空间的“几何点”的测度是零——即使是无穷多个几何点的集合，其测度也还是零。比如 0 和 1 之间所有的有理数的集合。同理，一条“几何线”的二维测度是零；而一张“几何面”的三维测度也是零。所以说，“非零”测度要求一个“邻域”！在物理学中，这个“邻域”可能对应着“磁力线”的粗细、“磁面”的厚薄（等离子体物理的磁流体理论）或者“坐标轴”的粗细（“十维时空”的理论）。在“参数空间”里，也不会有真正的“几何点”。从测量的角度来说，任何测得的参数值都是在一定的误差范围（ error bar ）内。在这一点上，我们把测量和“过程”联系起来了。这是我们研究问题要特别注意的：没有“绝对准确”的测量结果——或者说：“点”有大小、“线”有粗细、“面”有厚薄——“细节”，是我们不需要 “看到”的！如果要看“细节”，我们就进入另外一个领域，在这个新的领域里，又会有新的不需要“看到”的、可以忽略不计的“细节”。; 个人分类: 学海无涯|4464 次阅读|8 个评论

驱众和求异的力场解释: yanghualei 2010-9-18 16:53; 持续的某一项大众的行为会生成文化，进而提升为道德或者制度准则，用以规避异群行为并给其造成黏滞；个体行为趋众的的引力是由于已形成的行为制度造成的少数异己行为的巨大体制外成本所致，这种力定义为惯性力即来自于自己群内所经历的路径形成的席艾力。如果一行为要逃逸席艾玛力所形成的惯性力场约束，必须现有一个与自身更合适的群召唤它并给予其一定的趋变力，迫使其个体行为的趋变力超越原来群内制度场的惯性力，个体行为才能逃逸出原群内力场的束缚。; 个人分类: 交叉科学|3169 次阅读|3 个评论

讲座（7-1）预测等于趋势外推加实测: TUGJAYZHAB 2010-8-28 01:24; 超球面模型讲座第七讲向量乘法与预测 1. 多维演替系统状态推测与修正下面，我们开始探讨多维演替系统的未来状态的预测问题。一般来说 ,人们无法准确预报未来将要发生什么。世界上没有人能真正准确预报。但“凡事预则立，不预则废”，我们还是要尝试，尽可能贴近地预测多维演替系统未来的状态，才能使我们有所预备。比如一个国家,一个地区的经济,即使有的时候很不贴谱，也还总是要有预算，决算的。一个家庭的收入支出还是要有计划的。虽然，我们无法知道还没有发生的事情，但我们至少可以“推测”如果什么也不发生的话，多维演替系统未来是一种什么状态。也就是说，我们至少可以根据“现在状态（E）”和“发展趋势（T）”推测未来的一种最基本的状态（P）。有了这基本的状态 , 再加上发生前我们无法预报 , 但发生后可以测知（D）的事件的影响，我们也许可以对系统状态有个比较准确的把握。如果用 Y 表示“系统状态” ,用E 表示系统状态的“期望” , P 表示“推测（趋势外推，投射,Projection）” ,D 表示“实测”（观察）数据 , 则 : E =P+D 系统状态的期望E是我们根据已知数据对未来的投射P ,再校正以实测数据D。这里“投射”的意思是“趋势外推”，是 “ 推测”，是根据历史数据对系统动态的分析，用公式表示是系统的“期望”乘“趋势”： P k =E k-1 *T k-1 而“趋势”是系统的“现状”和“过去”的比， T k-1 =E' k-1 /E' k-2 （见 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=354901 ,公式5-1，T=Y' k /Y' k-1 ) 无论“期望”，“趋势”，或“推测”都是由实测数据D派生出来的。换句话说，所有参数的本源都是实测数据。如何使用已知的信息来推测未来 . 可以有多种方法 . 我们寻找 / 选择最好的方法 : 要有充分的数学根据 , 要充分使用已有的全部数据 D(i,j,k) 且要比较简单易行。回到第七讲 http://www.sciencetimes.com.cn/m/user_content.aspx?id=357498; 个人分类: 第七讲|2527 次阅读|0 个评论

mirror - 解答王老师的“刁”问: liwei999 2010-7-13 09:51; 解答王老师的刁问 (2028 bytes) Posted by: mirror Date: July 12, 2010 07:08PM 在陈老师《我对狭义相对论中惯性质量、能量两物理量的看法》（）的通讯栏里，王老师有这样的提问引用: 我有这样的一个问题想请教陈老先生。有一个封闭的空心球，里面有一对正负电子对，而且每时每刻正电子的位置始终是负电子的位置相对于球心的中心反演（这样可以保证球心始终是整个系统的质心），正负电子和球内壁的碰撞始终是弹性碰撞。如果某个时刻，正负电子湮灭，变成两个光子，那么光子就一直在球内并不断被反射。现在我们要问，在正负电子湮灭前后，这个球（包括正负电子或两光子）总的惯性质量和引力质量会改变吗？如果改变，原则上可以通过什么办法测量出来？依镜某的判断，陈老先生回答不了这个刁问。因为这个提问或许是王老师真心求教，也许是王老师成心刁难，不论是哪个，都是针对着陈老师的这段话来的。引用: 陈老师说在狭义相对论中，能量守恒而质量不守恒！既然能量守恒，一个体系的能量总量就没有变化，当然也就没有质量变成能量了。惯性质量不守恒，就表示一个体系的惯性质量总量要发生变化，对基本粒子的研究表明，质量的变化发生在基本粒子的裂变或聚变之时。基本粒子在裂变或聚变之时，为何惯性质量不守恒呢？这可能跟基本粒子的稳定性有关。镜某对陈老先生的《质量没有变成能量!》系列有批判，陈老先生也要求镜某给个说法。其实说法早就给出来了，不过是个能否理解的问题罢了。陈老先生系列中的闪亮点就是：物体质量不随速度发生变化。这个说法是对市井里物体质量随速度发生变化说法的一个批判。但是其它的说法就都不着调了。回到这个刁题上来，这个题目是问在正负电子湮灭前后，这个球（包括正负电子或两光子）总的惯性质量和引力质量会改变吗？如果改变，原则上可以通过什么办法测量出来？很明显，湮灭后系统里两个电子的质量没了、光子没有质量，因此系统的质量变轻了。此问很好回答。可以通过什么办法测量出来？是刁问的核心，也是验证质量与能量转换实验的核心。陈老先生因为不承认质量变成能量的说法，自然也就不会知道这样的实验。镜某虽然也是民科，但凑巧了，知道这个实验如何做。也不多说了，给出两个关键词，其余的由王老师自己去完成吧。当然陈老师也能做出来更好。一个是二次多普勒效应，一个是穆森保尔效应。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,64655,64655#msg-64655; 个人分类: 镜子大全|3293 次阅读|0 个评论

对惯性质量和引力质量等价的质疑: wliming 2010-2-8 14:21; 简单地讲，惯性是物体保持原来运动状态的能力。我们用惯性质量来量度惯性的大小。惯性质量越大，物体越不容易被加速。另一个质量是引力质量，是一种产生引力的荷，正如电荷产生库伦力一样。很神奇的是，这两种质量在精确到9个数量级以上的精度上仍然成正比（也可以说相等）。而且，光线偏折实验表明，光这样的场物质，也跟物体一样，具有惯性质量和引力质量。广义相对论就建立在这样的一个物理基础上。我的一个质疑是，惯性质量和引力质量等价其实是建立在一个很粗糙的观察上：在牛顿第二定律和万有引力定律之下，任何一个自由下落的物体的加速度正好等于引力场强。可是，牛顿第二定律; 个人分类: 物理学|13 次阅读|0 个评论

疯狂的大蒜和18亿亩红线: 等离子体科学 2009-12-20 16:49; 中国的蒜价发飙了，从去年此时的每公斤几毛钱疯涨到最贵的每公斤 9 元钱。同比 40 多倍的增长，只能用疯狂两个字来形容！！原因呢？关于甲流的炒作当然有，但是局内人说，这是市场规律：去年大蒜丰收，价格大跌，导致今年大蒜栽种面积减少三分之一。这是今年大蒜价格飙升的主因。而且如果不加以引导，这种农产品一高一低的抽疯现象还会继续。谷贱伤农，不由得你不信。结果就是市场的报复。而由于农产品的市场的特征时间尺度往往以年计，一旦出现波动，只能等来年。好在是大蒜，如果是粮食呢？！不由得想起去年此时关于 18 亿亩红线的一场论战。这场大蒜的疯狂给支持 18 亿亩红线的一方一个最好的例证。当时笔者写的博客 copy 在这里：《被骂的茅于轼和骂人的茅于轼》（ 2008 年） 12 月 24 日天则经济研究所发布所谓《粮食安全和耕地保护》报告，公开反对 18 亿亩红线：认为我国粮食已经实现自给，不存在粮食安全问题； 18 亿亩红线的规定是错误的；等等，掀起轩然大波。据说这是一个研究成果：在天则研究所的发布会上，一位研究员说：自 2008 年年初启动该课题以来，北京天则经济研究所科研人员认真规划、努力钻研、深入探讨并广泛交流，课题研究取得了显著成果。而茅于轼先生显然是这一观点的提出者（早在 2007 年 5 月 29 日，茅于轼就曾在网上发表《我国不应再保护耕地》一文表述过同样的思想）。民以食为天。因为粮食安全和耕地保护直接关系到每个人的吃饭问题，引起这样的反响是不足为奇的。而网络作为一个发表这种意见的平台，出现一些极端的观点、甚至谩骂也是不足为奇的。作为当事人，作为一个研究工作者，茅于轼做一下简单的统计就可以看到大多数人还是进行认真理性讨论的，进行谩骂的人只是少数。但是茅先生却有点坐不住，也开始骂街式的回击：说这些人是利益驱动、足以说明反对 18 亿亩红线触动了一些人的根本利益云云。作为一个学术研究成果，研究者本人却把利益扯进来，制成帽子扣到对立观点的头上，就已经偏离了学术的轨道。从而使骂被带上一个新的台阶：已经有人考证出这个项目是得到 Ford 基金会的支持，带着很令人起疑的境外利益的背景等等。而若真讨论到利益的话，不说双方的相互攻击是否属实，就反对 18 亿亩红线触动了一些人的根本利益这句话来说，确实没有错。就如笔者前面所说，民以食为天，粮食安全和耕地保护确实直接关系到每个人的吃饭问题这样生死存亡的天大利益。茅先生们最基本的观点，无非是土地和粮食都是商品，应该让市场自己去调节，而不应该政府干预。这种观点，说浅了是天真，说深了是无知。世上的商品都是按照市场规律自由流通的吗？当然不是！不然怎么会有走私、禁运、壁垒、和制裁？最简单的例子，中美贸易的巨大逆差，真是由于美国人做不出足够卖给中国人的商品吗？当然不是。只要做过中美贸易的人都知道，中国人真想买的高技术商品，都在美国商务部的禁运名单上。至于说到粮食，至今在很多发达国家里，也没有真正被商品化。日本对农民种粮食的补贴和对农产品进口的壁垒，是众所周知的、特别是令美国人很不高兴的事。而在很多国家，土地的转让和买卖更是受到限制。在我们具体讨论的中华人民共和国里，土地更是从来就没有商品化过：其所有者是国家，而可以买卖、转让的只是使用权而已，并非土地本身。即使具有某些商品的属性，粮食和土地也并不遵循一般的市场规律。在这个问题上，凸现出茅先生一类所谓经济学家的无知。他们不知道，任何一种科学研究的对象，其最基本的性质，应该是惯性，也就是类似力学里质量的那个量。这个惯性决定了对象的本质，而其发展变化的规律，就是具有不同惯性的对象对不同外界作用（在力学里用力来表征）的响应。具体的表现，就是这个对象对外界作用响应的时间尺度。惯性越大，这个时间尺度越长。对于粮食来说，很明显，其特征时间尺度应该以年来计量，而多数商品对外界作用响应的时间尺度是很短的：比如股票的特征响应时间是以分秒计算的，而很多商品是以天、周、或者月来计算。对于土地来说，特征时间尺度更长：把耕地改作他用（比如建房），时间尺度至少两年以上（从土地使用权出售到住户入住）；而把已经作他用的土地改回耕地，到收获粮食，时间更长！这样长的响应时间，与人对粮食这种商品的需求时间：几个小时（两次进食之间的时间），到几天、十几天（人不进食可以存活的时间），相比起来实在是相差太远。等到市场可以响应（在保证耕地面积的前提下，要一年；连土地都市场化的情况下，要几年），已经不知有多少人会因为饥饿而染病、甚至死亡！正是因为如此短的需求时间和如此长的响应时间的巨大矛盾，使得所谓商品、市场的一般规律在这里不再适用，或者说，在十天半个月这样小的时间尺度上适用，在几年、几十年这样国家中长期规划的大时间尺度上不适用。而 18 亿亩红线和茅先生们的《粮食安全和耕地保护》报告，说的正是这样的大时间尺度问题！如果茅先生们真要进行一点学术研究，就该老老实实坐下来，研究一下这些 ABC 的问题。对批评者进行利益的对骂，只能把自己的罩门亮在对方的剑下。; 个人分类: 假语村言|4684 次阅读|3 个评论

【水煮物理】(13) 不是定律的定律: 热度 1 penrose 2009-3-30 22:28; 之十三：不是定律的定律（《自然哲学的数学原理》封面） 1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》发表。牛顿捂在自家被窝20年的运动三大定律以及万有引力定律才得以公之于众。关于万有引力的故事前面已经讲过，本文将说说所谓的三定律之定律。先来复习一下高中物理：牛顿第一运动定律: 一切物体在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。牛顿第二运动定律: 物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。牛顿第三运动定律: 两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。（黑板上写道：静止物体总有保持原来状态的趋势）牛顿第一运动定律又称为惯性定律，也即运动或静止的物体均具有惯性，如果不受外力作用，它的运动状态将不会改变。但实际上这条定律依赖于一个问题：即力是什么？在你不知道何谓力的情况下，你何以知道不受力的作用？实际上，牛顿第一定律是在有力的定义前提下给出的惯性的定义。惯性就是物体保持运动状态的特性，它只和物体的质量有关，这里又有一个问题：什么是物体的质量？牛顿定律并没有明确给出质量的定义，但我们可以看出在牛顿力学里质量是惯性的量度，即是惯性质量。这点是需要特别注意的，因为除了惯性质量外还有个引力质量，它们之间的关系问题将是牛顿力学和相对论力学的联系。这下好了，没有质量的定义也没有力的定义，惯性是啥？这可出大问题了！这还能叫做定律么？插一句话，惯性这个概念其实不是牛顿的发明，伽利略老同学早就在《两个世界的对话》中描述了惯性现象，牛顿只是借来用用。牛顿不愧是牛顿，马上就想出了应对的招数，这就是牛顿第二定律。这是一条描述运动物体状态的定律，即给加速度大小给出一个定量的描述。实际上，这也不是一个定律，从某种角度来看更像是对力的定义。F=ma这个公式本身就引起人们的联想，若写成m=F/a则更像是对质量的定义。同样回到了上述两个问题：力是什么？质量是什么？（让我想一想，15米的高空，重力加速度为9.8m/s ^2 这意味着我将以每小时60公里的速度掉入水池中！！）力是什么？在甲骨文里，力字象耒形,有柄有尖,用以翻地。用耒表示执耒耕作需要花费力气。可见，力是使劲使出来的。费力、省力、力气、力拔山兮气盖世都是力也！力就是使物体运动（静止）的根本原因。力从哪里来？这是个深刻的问题，有兴趣的读者可以参考《物理》杂志里黄娆译，曹则贤校的《公式F=ma中的力从哪里来？》。鄙人学识有限，在此不做深刻讨论。读者只需知道，牛顿第二定律其实只是对力是什么做了个定义而已。质量是什么？质量是对物质的量度？实际上，牛顿三定律里说的质量指的只是惯性的量度，即惯性质量。质量大小是人为规定的！谁告诉你一千克是多少了？难道两个鸡蛋的重力等于一牛就可以了？那达芬奇会怒火冲冲地说，鸡蛋和鸡蛋还不一样哩！其实一千克就是下面这个砝码的质量。它叫国际千克原器砝码，就是一千克的标准。惯性质量多大，就和它相比是多大就可以。也就是说，通过测量某物体和千克原器在相同的作用力下加速度之比就可以确定该物体的质量大小。（国际千克原器砝码）但是且慢！此质量不等于彼质量。别忘了还有牛顿的另一个定律万有引力定律。那里说两个物体之间的引力和其质量成正比，和距离的平方成反比。这儿又冒出个质量！事实上，我们一般叫其为引力质量，以区别于惯性质量。其实只要你留心一下就会发现，我们用天平或者杆秤或者弹簧秤测量得到的质量就是引力质量，但我们在分析物体运动时却直接拿这个质量来用了。那么，惯性质量=引力质量？还是？牛顿力学中并没有区分它们，他也没有意识到F=ma和G=mg是两个物理实质并不相同的公式。那是因为早在牛顿之前就有了质量的概念，而牛顿第一定律其实是关于质量的定义，牛顿第二定律在此基础上给出了力的定义，至于牛顿第三定律其实是对力的一种约束条件规定。反正牛顿本人很清楚，只是让后人犯糊涂了。因为之后还有一个爱因斯坦同学，老喜欢骑在牛顿的头上欺负他，喃喃道：引力其实是时空的弯曲引起的，质量是引起时空弯曲的根本原因。显然，这里的质量指的是引力质量，并非是惯性的量度。小爱同学很生动地给了个比喻：地球以重力吸引石头而对其惯性质量毫无所知．地球的召唤力与引力质量有关，而石头所回答的运动则与惯性质量有关．可见，引力和惯性是物质不同的两种物理属性！这下确实麻烦了，其实牛顿三定律和万有引力定律物理实质是不同的，虽然它们都在同一本《自然哲学的数学原理》里出现了。（牛顿 VS 爱因斯坦，还是爱因斯坦 VS 牛顿？）关键时候还得靠实验，爱德维斯、狄克、勃莱根许和佩诺前后一系列的实验证明：任何物体的惯性质量同它的引力质量严格地成正比例，只要你选取各自合适的单位（比如千克），那么两者可以在一万亿分之一的误差范围内相等。这说明，引力和惯性其实是物质同一本质的不同表现。正是如此，小爱同学也偷懒，干脆说引力质量等于惯性质量，这是他的广义相对论的基本假设之一。这下好了，两兄弟都是一个妈，别争了！在广义相对论里，质量是一个重要的概念。从牛顿力学里不区分引力和惯性，到相对论力学中认为两者等同，其实是认识上的一个飞跃，是对物质本质的深刻认识。尽管你从字面上看这有点无聊，可这就是物理学家喜欢玩的花招。最后，我们来一睹引力质量和惯性质量的风采。引力质量大到一定程度，会把其周围的时空严重弯曲，最终形成一个奇点黑洞。即使是轻如光，你也逃不出黑洞的魔掌。如下面想象图所示。而至于惯性质量，由于现在科技发达了，对质量标准也有了新的需求。人们发现那个玻璃容器里放的国际千克原器在120年后减轻了50微克，于是有人开始着手打造新的千克原器。科学家用硅晶体造了两个直径为 93.75毫米的世界上最圆的物体，它的质量是严格的一千克。据说，这最圆的球有希望成为千克的国际新标准，我们拭目以待。（黑洞想象图）科学家造世界最圆球体有望成千克新标准; 个人分类: 水煮物理|10063 次阅读|10 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 惯性

相关帖子

相关日志

关闭安全验证