高效能源会来自于重力吗？ 诸平 宇宙建筑公司（ Universe Architecture ） 2015年12月4日报道回答了这个问题。该公司的荷兰建筑师加纳普·睿杰森纳( Janjaap Ruijssenaars )已在家中采用可持续方式开发了一种产生自由能的新技术。睿杰森纳技术的作用原理是通过让一个Anchor重物始终得不到平衡来释放能量，它能够成为太阳能和风能技术的替代技术。该技术目前正在申请专利。 加纳普·睿杰森纳( Janjaap Ruijssenaars ) 针对这项发明，睿杰森纳表示：“鉴于地球上的一切东西都被地球引力所牵引，凭直觉我 在想重力一定可以产生什么。通过放置一个重物，于其刚好稳住之时，在其顶部利用很小的力量让它失去平衡，其底部的一个单点便会产生很大的力量。这个创意就是来源于重力应当会产生某些东西。” 科学家们称这种技术是“开创性的”。系统架构师、特温特大学(University of Twente)下属机器人与机电一体化小组的资深讲师西奥·德·弗里斯（Theo de Vries）表示：“这是因为，通过巧妙地使用重力，从被称之为‘压电’(Piezo)的方法中所产生的能量将会增长20%至80%，而这种方法的作用原理是将机械压力转变为电能。” “睿杰森纳实际上为这种方法打开了思路，而作为科学家，我们已经开始以一种新的思维来关注这一方法。借助这项发明，目前作为机械能所呈现的一切事物都将变得真正有用。”格罗宁根大学(Rijksuniversiteit Groningen)数学与自然科学学院的Beatriz Noheda教授对压电发电将成为人类未来的一部分深以为然，并表示这种能够提升效率的方法非常受欢迎。“在我们不能持续利用太阳能组件的情况下，我们可以很好地采用这一新技术。” 睿杰森纳现在希望对其发明加以应用。这项发明是由他和 弗里斯 与简·霍尔特曼（Jan Holterman）这两位科学家一起创造， 弗里斯 和 霍尔特曼 还写了一本有关压电的参考书。弗里斯和 霍尔特曼 目前为国际工程公司VIRO工作，这家公司专注于为工业领域的企业解决技术上的问题。他们将会和睿杰森纳一起，找到这一技术的实际应用。睿杰森纳技术的潜在应用可能包括生产可持续并由此“清洁”的手机充电器，或家庭照明发电机；这种技术未来将会有无数的应用可能。 The Magic Issue Interview Architect and inventor who has found a recipe for discovery Print this profile Send to a friend Janjaap Ruijssenaars is a renowned architect who has been teaching at the Royal Institute of Dutch Architects, the Academy of Architecture Amsterdam and the Academy of Architecture Rotterdam. He founded 'Universe Architecture' in 2000 which works in the fields of urbanism, architecture, design and research. His company became globally successful with a simple yet effective approach for projects: Innovation by going back in time. His many projects include the Floating Bed which sits on a magnetic field. It was awarded Best Invention by TIME Magazine and used in the Hollywood film Arthur. Other projects include the Landscape House which is to be constructed using a large 3d printer. It was the hit of 2014 on dezeen.com. TIME magazine commented: The 3D-Printed House?! A Dutch Architect and Mathematician Break the Mold. He has a particular interest in the place where the mental and the physical meet. His Tetris House project which built apartments with the highest possible quality at the highest possible density, was described as Innovative Row Housing with a 360 Degree View! by the Dutch National Press Agency. Recently he developed a new technique to generate efficient energy from gravity, a project called Gravity Energy . Scientists from the Technical University Twente are calling the invention, which is an alternative to solar and wind technology, a breakthrough. Earlier in his career Ruijssenaars was awarded with Best European Public Space for a project that transformed a large area underneath a highway from a no-go area into the centre of the community. And he built an innovative education building at a high school that got Best Debut Buildings in Europe recognition. He was educated at Western State College of Colorado, Universidad Polytecnica Barcelona Spain and TU Delft, Netherlands and became an internationally acclaimed speaker for the London Speaker Bureau: The London Speaker Bureau Ruijssenaars The London Speaker Bureau Thought leaders Examples of Ruijssenaars talks: TEDx Talk TED Talk These are enterprises with strong partners that resulted from the recipe for discovery: www.tetrishouse.nl www.landscapehouse.nl www.gravityenergy.nl www.floatingbed.nl 更多信息请浏览 http://www.gravityenergy.nl http://www.universearchitecture.com
泥石流与流变学 嵇少丞 “ 构造地质学 ” 科普之 35 泥石流的流动构造 今年 1 月 11 日，昭通 镇雄县果珠乡高坡村赵家沟 在连续雨雪之后突然发生滑坡泥石流，造成 46 人遇难， 2 人受伤，以及房屋、牲畜、道路交通等损失。其中， 罗远菊一家就死29人，三人在外打工得以幸免。 所谓泥石流就是由岩屑和泥水混合而成的复合材料（物质）顺坡滑（流）动的地质过程。具体地说，泥石流是在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨或融雪之后发生的携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突发性以及流速快、流量大和破坏力强等特点。泥石流常常会冲毁村镇、公路铁路等交通设施等，造成巨大的人员伤亡与财产损失。中国每年都要发生多次造成人员伤亡的滑坡、泥石流这类的地质灾害，例如， 2010年8月7日，甘南藏族自治州舟曲县突降强降雨，县城北面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄，由北向南冲向县城，造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。舟曲“8·8”特大泥石流灾害中遇难1434人，失踪331人。 从近日媒体公布的照片看，这次云南省昭通市镇雄县 果珠乡高坡村赵家沟 的滑坡物质主要为泥土，其中石块含量并不高。 在 1 月 12 日下午昆明举行的抢险救灾工作座谈会上，国土资源部的官员给出滑坡产生的 4 个原因： （1） 地貌因素，滑坡地山高坡陡，沟壑林立，属容易发生滑坡的地貌。 （2） 地质因素，滑坡地地处二叠纪煤系地层，下层为较硬的灰岩层，容易形成滑坡。 （3） 地震因素，（去年） “9·7” 彝良地震造成山体松动、岩石破碎，会形成滑坡的诱因。 （4） 气象因素，近期雨雪天气造成大量融水渗透，山体过度饱和后导致了滑坡。 惨，他的手与头都在外面，就是抽不出身，泥石流中太多石头。泥石流与洪水不一样， 一旦卷入泥石流，逃生很难的，水性好亦无用。 泥石流中石块多， 伤人没商量。 这位官员的确考虑很周到，把几乎可能的因素都考虑进去了。但是，我个人认为，其中最关键的是第一与第四条。 第一条回答“滑坡的能量或驱动力的来源”问题。滑坡的动力来源就是重力在滑动面上、沿着滑移动方向上的（剪切）分力， 该力必须达到足以克服前进过程中由摩擦力造出的阻力。上述的剪应力与地形高差以及坡度角的正弦值皆成正比。坡度角越大，滑坡的动力越大；地形高差越大，滑坡的动力亦越大。没有山高坡陡，就不会滑坡。所以，平原上没有滑坡。山区的沟壑中本就不应该住人，但在中国那里却住上了许多人，因为中国人口太多了。所以，在这种状况下，既然发生滑坡泥石流的驱动力常在，一旦发生滑坡与泥石流，势必造成人员伤亡。如果不能把所有住在“山高坡陡”之下的居民全部搬到较为平旦开阔的地方居住，滑坡与泥石流将永远是个问题，防治这类地质灾害在中国还将任重道远。 中国山区有滑坡与泥石流潜在危险的居民点实在太多，这类地点属于风水学上的凶地。对所有凶地进行监测和预报地质灾害，显然是不现实的，况且成本太高。最省事的做法是不让凶地建立居民点。 现在讲第 4 个因素，山体特别是泥土的水饱和问题。泥土中含有很大的孔隙度，在干燥的时候，矿物颗粒之间相互接触，形成连续的应力支撑格架，维持必要的力学平衡。但是，强降雨或冰雪融化之后，水沿着裂隙渗透到泥土内的空隙与裂隙，当流体体积含量超过一定的临界值（ 25%-40% ）之后，固体颗粒之间就不再彼此接触，而被流体分开，流体在三维空间中构成弯曲的却是连续的应力支撑格架。土 - 水体系的强度突然剧降，在重力的驱动力作用下，其行为就像流体一样，顺坡下滑而动。若土 - 水体系中还裹挟着石块，这就是威力无比的泥石流了，其破坏力就更强，所到之处，摧枯拉朽，惨不能睹。泥石流运动速度往往很快，内中的气体来不起逃逸出来，形成气垫作用，从而更加速前进。 第二条，其实意义并不大。“滑坡地地处二叠纪煤系地层，下层为较硬的灰岩层，容易形成滑坡”。只要第 1 与第 4 个条件满足，陡坡的浮土、泥石皆会下滑。基于同样的道理，盖在“较硬的灰岩层”上面的软的、破碎的、薄层结构的“煤系地层”亦可以滑坡；反之，若“较硬的灰岩层”盖在软的、破碎的、易变形的薄层结构的“煤系地层”之上，岂不更容易滑动？ 第 3 条，即镇雄滑坡与去年 “9·7” 彝良地震的关系问题，我个人认为，还需要进一步考证才能下结论。彝良地震只有 5.6 级，影响范围不会多大。是否能造成 100 多公里之外的山体松动、岩石破碎，几个月之后又或成为滑坡的诱因？本着严谨的科学态度，需要进一步取证，才能下结论。 从泥石流中救人 泥石流之后又发现幸存者 房上那个人，现在也还不敢下来，怕下来后再陷进泥巴。 专家说的第 4 条是需要讨论的流变学问题，即强相支撑体系（多孔材料与固 - 液复合材料）到弱相支撑体系（悬浮液）流变行为如何转变与临界条件的问题。 流变学在英文中叫Rheology，这个字与神学Theology就差一个字母，而且在英文键盘上，R与T紧挨着，不小心经常把R打成T， 反之亦然。看样子，流变与上帝有关。Rheology 的词 头——Reo，就是“万物皆流”的意思，圣经里也说“群山在上帝眼下流动”。泥石流在我们凡人眼里流动，是因为它流动速度快。 群山发生的是固态流动，流动速度极慢，只有不死的、永生的上帝才能从头到尾看到“群山在流动”。 1905年爱因斯坦完成他的博士论文——《论分子大小的测定》，于 1906发表（后来1911年又纠正的一个小错误，见Ann. Physik, 34: 591-592）， 在这篇经典论文中， 他研究了理想悬浮液的粘度随其中所含固体颗粒的体积含量（ Vs ）的变化规律，因其广泛的实用性该论文的引用率远超过爱因斯坦本人关于相对论、光电效应以及质量能量相互转化的论文。这篇文章也就成为流变学的开山之作。当然，爱因斯坦在推导公式时为了简化而假说了若干条件，例如：固体粒子为等大、表面光滑的刚性球体，固体和流体之间没有密度差也没有摩擦力，流体为不可压缩的牛顿流体，体系不受边界的影响，等等。虽然实际悬浮液很难满足上述理想条件，他的公式已被许多稀释悬浮液如糖水、油漆、血液等的实验资料所证实。 在含高浓度、不规则形状固体颗粒的悬浮液中，固体粒子相互碰撞、粘结成聚合团，部分流体填充到聚合团内的间隙中去，从而减小了系统中流体的有效体积分数，亦即增加了固体粒子的有效体积分数，其结果是增加悬浮液的有效粘度。所以，应该用 Vs/Vm 替代式爱因斯坦（ 1906 ）公式中的 Vs ， 这里 Vm 是最大堆积密度。当 Vs 达到或超过 Vm 时，固体颗粒相互连接形成应力支撑格架，存在于颗粒间隙中的流体分量不足，不再能对粒间运动起润滑作用。此时，体系从流体行为转变为固态行为。 阈值 Vm 取决于固体颗粒的形状、粒径分布、形状优选定向 (Shape preferred orientation) 以及剪切应变量和剪切速率。在通常情况下， Vm 随颗粒的长宽比增加而减少，有形状优选定向比没有形状优选定向具有更小的 Vm 值。若固体颗粒为等大球体， Vm 则和球径无关， Vm=0.74 ，此值对应于开普勒 (Kepler, 1611) 猜想中的等大球体的最大堆积密度。通常 0.74 被看作是理论上不可逾越的最大值。这个开普勒 就是那个天文学家开普勒 。 Barnes et al. (1989) 理论推导得出任意最紧密堆积密度为 0.637 。将等大刚球置入已知体积刚性容器的实验也证明任意紧密堆积的密度介于 0.601 和 0.637 之间 (Allen ， 1984 ； Rogers et al. 1994) 。前人的理论分析和计算机模拟得出等大球体的任意紧密堆积密度约为 0.64 （ Jaeger and Nagel ， 1992 ； Jalali and Li ， 2004 ）。由此可见，任意紧密堆积密度远小于立方面心或六方最紧密堆积密度。 Vm 的下限值应该是 0.555 （ Onoda and Liniger ， 1990 ），此值对应于等大球体的任意疏松堆积。所以，等大球体悬浮体系液态行为向固态行为的转变应出现在 Vs=0.555 和 Vs=0.64 之间。对于自然界含非球状矿物晶体的岩浆， Vm 一般约为 0.60 （ Marsh ， 1981 ）。此外， Vm 随剪切应变量的增加而增加，这是因为矿物晶体的形状优选定向程度随剪应变的增加而增强（ Tsenoglou ， 1990 ； Jones et al. 1991 ）。 Vm 还取决于颗粒径分布的幅度。小颗粒会填进大颗粒间的空隙，从而腾出部分空间来。粒径呈单峰分布的颗粒要比多峰分布的颗粒更易形成应力支撑格架固体结构。在相同的条件下，粒径呈多峰分布的体系的相对粘度比粒径呈单峰分布的体系能小一个多数量级（ Poslinski et al. 1988 ），这就是固 - 液体系触变性（ Thixotropy ）的科学原理。 Vm 值还随颗粒表面糙度（ Roughness ）增加而减小（ Kitano et al. 1981 ）。 所以，泥石流的形成需要满足三个基本条件： 有便于集水集物的陡峭地形（驱动力） 上游堆积有丰富的松散固体物质 （物质基础） 短期内有突发性的大幅量降雨或融雪（水源及水的加入） 泥石流开始流动时，体系内流体（泥水）的含量应该介于25-40 vol%， 具体值取决于岩屑与岩块的形状与大小分布。 泥巴里露出一个可怕的脚印,里面有人，肯定遇难了。 泥石流之后，房子仅剩下尖尖 烂泥巴掩埋了原先美丽的住宅区 汽车昨晚停在这，现在怎成这样了？ 泥石流进村了 1米多高的信箱被泥石流淹没了仅剩下个头 2009年夏，四川都江堰市龙池镇南岳村一灾后重建的农家乐遭遇7.17泥石流， 一夜之间被掩埋了一层。 都江堰龙池农家乐被毁，高降雨量达到220毫米 （嵇少丞 摄影） 2009年夏，四川安县高川乡这户农民原有的房屋在2008年5.12地震中倒塌了，借钱刚砌起的新房在2009年的7.17泥石流中毁坏了，屋内、房前、房后堆满了泥石流运来的石块，房主欲哭无泪。如果当地乡干部能在农村民房重建前能咨询有关地质灾害专家，就可避免这类选址错误。 （嵇少丞 摄影） 2009年7.17一夜之间从山沟里突然流出几十万立方的泥石，掩埋了村庄和公路，泥石厚达3－4米，中间的公路是用推土机扒开来的 。在龙门山里考察常遇到这类情况， 一堵就可能是2－3天。（嵇少丞 摄影） 泥石流来了，如何逃生？照片中这位先生的做法很危险，一旦脚插到尖锐的石块之间，腿拔不出来，周围石头会越堆越多。泥石流中遇难者许多是被这样活埋的。我的建议是，千万不要脱鞋，往高处跑，不要过河、不要下水。 照片上这栋楼房，2008年5.12八级地震没震毁它，却被同年9.24的泥石流摧毁了，这家死了几个人。逃过了大地震，却逃不过泥石流（照片为北川县一位官员所照） 参考文献 Allen JRL 1984. Sedimentary Structures: Their Character and Physical Basis , Vol. 1, Ch. 4, pp. 137-177. Amsterdam: Elsevier. 593 p Barnes HA, Hutton JF, Walters K 1989. An Introduction to Rheology. New York: Elsevier, 212p Batchelor GK, Green JT, 1972. The determination of the bulk stress in a suspension of spherical particles to the order c 2 . J. Fluid Mech. 56 : 401-427 Einstein A. 1906. Eine neue Bestimmung der Molekuldimensionen. Ann. Phys . (Leipzig) , 19 : 289-306. Jaeger HM, Nagel SR 1992. Physics of granular states. Science, 255: 1523-1531 Jalali P, Li M 2004. An estimate of random close packing density in monodisperse hard sphere. J. Chem. Phys ., 120: 1138-1139 Ji SC. 2004a. A generalized mixture rule for estimating the viscosity of solid-liquid suspensions and mechanical properties of polyphase rocks and composite materials. J. Geophys. Res ., 109 : B10207, doi: 10.1029/2004JB003124 Ji SC. 2004 b . Generalized means as an approach for predicting Young’s moduli of multiphase materials. Mater. Sci. Eng., A366: 195-201. Ji SC, Wang Q, Xia B. 2002. Handbook of Seismic Properties of Minerals, Rocks and Ores . Montreal: Polytechnic International Press. 630 p Ji SC, Xia B. 2002. Rheology of Polyphase Earth Materials . Montreal: Polytechnic International Press. 260 p. Ji SC , Zhao PL 1993. Flow laws of multiphase rocks calculated from experimental data on the constituent phases. Earth Planet. Sci. Let., 117: 181-187 Jones DAR, Leary B, Boger DV 1991. The rheology of a concentrated colloidal suspension of hard spheres. J. Colloid Interface Sci., 147 : 479-495 Krieger IM, Dougherty TJ 1959. A mechanism for non-Newtonian flow in suspensions of spherical particles. Trans. Soc. Rheol., 3: 137-152 Lejeune AM, Richet P 1995. Rheology of crystal-bearing silicate melts: an experimental study at high viscosities. J. Geophys. Res., 100: 4215-4229 Marsh BD 1981. On the crystallinity, probability of occurrence, and rheology of lava and magma. Contr. Mineral. Petrol., 78: 85-98. 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汶川地震大灾难与重力：一个牛顿和爱因斯坦都没有解决的科学问题！ 岳中琦 2008 年 5 月 12 日下午 2 点 28 分，位于四川龙门山中北部的汶川 - 北川 - 青川发生了地震大灾难。今天是四周年地震大灾难纪念日！ 再过 2 小时 26 分，大灾难爆发的 100 多秒钟持时就要来临了！霎那时，山崩地裂，飞石翻滚，天昏地暗，建筑物轰然倒下。瞬间，在重灾区 6.5 万平方千米土地上， 69277 人遇难， 374743 人受伤， 17923 人失踪，众多建筑物塌坏，数万处山坡破毁。 四年过去了。国家抗震救灾、灾区重建已取得了伟大的胜利！ 我们知道，这些在地表发生的众多灾难的最直接原因和力源之一就是重力。例如，建筑物垮塌、山地岩体崩溃等将人砸死压伤或掩埋都是与无处不在的重力密切相关的。 那么，重力是如何形成的呢？重力的成因是什么呢？ 当然，伟大的科学家牛顿（ Isaac Newton, 1642 – 1727 ）早在 1686 年发表的《自然哲学之数学原理》中已告诉我们，重力 W 是因地球的吸引造成的，等于物体（岩体等）的质量 m 与重力加速度 g (= 9.8 m/s 2 ) 的乘积： W = mg 他发现中心距离 r 的两个物质 m 1 和 m 2 间存在万有引力 F ，提出和建立了万有引力定律： 引力常数 G = 6.674×10 − 11 N · (m/kg) 2 。 但是，似乎到今天，人们还是没有研究明白万有引力的原因。 在 1713 年第二版《自然哲学之数学原理》加的 “ 总释 ” 最后中，牛顿用拉丁文写道（中文翻译）： “ 迄今为止我们以引力作用解释了天体及海洋的现象，但还没有找出这种作用的原因。它当然必定产生于一个原因，这个原因穿越太阳与行星的中心，而且它的力不因此而受到丝毫影响； … ，总是反比与距离的平方减弱。 ” （王克迪 译、袁江洋 校， 2005 ） 。英文翻译为 “Hitherto we have explained the phenomena of the heavens and of our sea by the power of gravity, but have not yet assigned the cause of this power. This is certain, that it must proceed from a cause that penetrates to the very centres of the sun and planets, without suffering the least diminution of its force; …, decreasing always as the inverse square of the distances.” 三百年过去了，牛顿和其后的众多伟大的科学家如爱因斯坦（ Albert Einsterin, 1879 – 1955 ）都没有、还没有找出这种作用的一个原因。 也许，正如牛顿所言 “ 对于我们来说，能知道引力的确实存在着，并按我们所解释的规律起作用，并能有效地说明天体和海洋的一切运动，即已足够了。 ” “And to us it is enough that gravity does really exist, and act according to the laws which we have explained, and abundantly serves to account for all the motions of the celestial bodies, and of our sea.” 我们更知道，人类依然感兴趣的、还有大量未知的科学研究问题和方向。它们包括细小的微观量子、浩瀚的天体与宇宙、生命起源和人类生命永生，以及人类生存和活动的物质、空间和时间的基础和支撑的不可透视的地球。 人们太忙了、太多事要做了，以至于这一个原因到现在都还没有找到。或许甚至人们早已忘了牛顿 300 年前提的这个问题了，能用万有引力和重力的规律就行了。 因此，笔者认为和相信，何许有一天，这一个原因被我们找到了，那么，人类的世界一定会变得更美妙。 因此，笔者想到写下这个已问了 300 年问题，来纪念汶川地震大灾难四周年！ 本篇短文在 2012 年 5 月 12 日 12:00 写成于香港大学黄克兢楼 602 室
对称性在自然界中的存在是一个普遍的现象。99％的现代动物是左右对称祖先的后代；连海葵这种非左右对称动物的后代，也存在对称性；对称性甚至在左右对称和非左右对称动物分化之前就已存在。在植物界，我们有多少次惊异于那些具有完美对称性蕨类、铁树的叶子和娇艳的花朵？生命里如果没有对称性会是什么样子呢？如果动物长三条腿，其古怪的形象会多么令人畏惧？如果人不是左右对称，只有一只眼睛、一只耳朵和半个脸世界就不再美好了。 人具有独一无二的对称美，所以人们又往往以是否符合对称性去审视大自然，并且创造了许许多多的具有对称性美的艺术品：服饰、雕塑和建筑物。 生命从最原始的单细胞动物向多细胞后生动物演化，最早拥有了以对称性为特征的复杂性。对称性对于人，不仅仅是外在的美，也是健康和生存的需要。如果只有一只眼睛，人的视野不仅变小、对与目标的距离判断不精确，而且对物体立体形状的认知会发生扭曲。如果一只耳朵失聪，对于声源的定位就会不准确：因为当人对声源定位时，大脑需要声音对于听者的方位仰角信息，也需要到达左右耳间的时间和强度差线索。对于野外生存的动物，失去声源定位的能力，意味着生命随时会受到威胁。另外，左右手脚需要默契的配合。对于花朵，如果花冠的发育失去对称性，雄蕊就会失去受粉能力，不能传种接代，物种将绝灭。 在科学研究中，对称性给科学家们提供了无限想象的空间，也是揭示新发现和否定错误观念的手段。生命科学家不止探讨认识生命活动的本质，而且也探讨存在于生命中的美、为什么这么美？ 人大脑的两个半球，从它们的沟回和细胞排列层次看，非常相似，具有完美的对称性；这种对称性之于两手、两脚的对称性无异，似乎功能应是一样的。美国科学家斯佩里（Roger W. Sperry）从1960年代初开始，对癫间病人实施胼胝体切断手术，把大脑一分为二，发现它们能独立工作，功能并不一样。这一成果开创了心理学和脑功能定位研究的新纪元，他因此于1981年荣膺诺贝尔医学奖。随着PET和功能核磁共振技术的发展，人类对大脑功能的分化定位的认识有了长足的进步；从功能上看，左右大脑是完全不对称的。但是在低级中枢，间脑、脑干、小脑和脊髓，在功能和形态上都表现完美的对称性。 虽然对称性左右对称或圆形对称的起源至今仍是一个迷，一种合理的猜测是：对称性与重力是密不可分的，可能源于生命在重力场中的进化历程；而地球是一个相对规则的球体，重力场是均匀的。中圆柱形辐射对称的树枝可以抵抗重力，同时向空中发展接受阳光和用于光合作用的二氧化碳；四足动物的完美对称性可以使动物对抗重力，又善奔跑。 循着对称性的思路去探究不对称性的问题，我们可以找到许多非常有意义的生命科学课题。为什么雌果蝇能通过翅膀的摩擦产生声音吸引雄果蝇交配，而雄果蝇刚好在第二个触角有分化的听器官接受声刺激；反之，雌果蝇没有听器官，而雄果蝇不会发声音？再如，既然神经元的兴奋特性取决于突触后膜受体通道的特性和神经突触前膜所释放的递质特性，为什么在形态上，神经系统中兴奋性的突触是非对称的，而抑制性突触是对称性的？事实上，对称性也存在于分子结构上；有手性对称分子，旋转对称分子。按照这样的思路，或许有一天我们会从中得到启示改造蛋白质，进而设计、发明新的药物。 同样，循着对称性的思路，可以去探讨不对称性的艺术。毕加索也许是探讨不对称性中最幸运的艺术家。 科学，有时是运气，有灵感的闪现，有幸遇上中意的合作伙伴、得心应手的课题，撞上了那个发现的时机；有时是艺术，你在精雕细刻之中得到了应有的回报；有时是理性使然，你对于文献和自己已有的知识、技能有纯熟的驾驭；有时是枯燥乏味的重复，在重复中静静等待那激动一刻的到来。我们在科学生活中可以体念到大自然造化所赐予的、无所不在的对称美，为平常而有时枯燥的日常工作增添了无穷的乐趣！ 延伸阅读： Finnerty JR, et al: Science. 2004 May 28; 304(5675):1335-7. Hileman LC,et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Oct 28;100(22):12814-9 In praise of plants By Francis Hall Timber Press, 2002 原载于博客中国： http://www.blogchina.com/2004081640726.html
至少是个二体问题吧。 两个个体存在了，才有相互吸引和排斥之说。 离心力，显然也是相对的，潜台词就是向心力的存在。也就是以其中一个个体为主。这里暂时不说物体，是为了叙述上的方便。 个体可以是有形的物体，也可以是无形的其他体。这里不便说出其名称。 现代科技表明，即使是质量微小的单个原子，在真空中也是和庞大的个体拥有一样的自由降落加速度。这是个有趣的现象。最平等的空间，就是重力作用的空间了。无论是 10 的 10 次方米的尺寸，还是 10 的 -9 次方米的尺寸，重力一律一视同仁。个体的运行规律是一样的。 在这个意义上说，意大利人在比萨斜塔的双球下落试验和 20 世纪 90 年代华裔朱棣文主持的原子喷泉（自由落体或者衍射）试验，是同等的。在理想的、真空的条件下，在同样的时间和地点，他们测量的重力结果是一样的。由于时间和空间的迁移造成的变化，是应当予以剔除的。反过来说，他们可以相互验证。 朱 教授用来验证自己试验准确性的数据自然不采用（可能是传说中）的斜塔试验数据，而是已经技术比较完备的其他绝对重力测量技术获取的结果。比如 FG5 重力仪器的观测结果。 FG5 的核心部件，就是在真空中可以自由降落的重块。 重力起源于哪个瞬间？这是个很有意思，也有挑战性的问题。不关注如何精确测量他的数值，以及测量的方法，已经偏离了纯粹科学或者技术人员的思路了。或者说，已经在他们思考的边界处进行思考了。对于提出这个问题的人，我表示钦佩。对于试图解决这个问题的我更钦佩。 遗憾的是，笔者没有能力和勇气正面回答这样的大问题。也就是在边界的边界之外，胡思乱想、胡言乱语，就好似梦呓一般说几句。 对了，是神灵的启迪；错了，本来就是梦呓，相信它干什么。 许多学人或者哲人，坚决认为，在某个时刻突然产生了重力（引力）。鉴于离心力的说法隐含了两个个体有主次之分的潜台词。下面用引力代替重力。并不意味着我们忽略了引力和重力的区别，而是笔者以为，强调他们的区别不是问题的关键。关键是：重力（引力）是从哪里来的，或者起始于什么时候或者空间？ 为了避免纠缠重力（引力）的差异。我们使用他们共同的英文单词的首字母 G ，进行简化处理。这样书写也便利一些。 两个个体，只考察一种性质时，他们是平等的。是互为关照的。是没有主次、轻重之分的。他们之间的 G ，互相指向对方。在 G 出现的初期，两个个体不是互相排斥的，不是互相平行的，而是互相吸引的。假如它们的空间距离很近，就必然出现合 2 为 1 的情景。就这两个个体而言，由于合并为一个， G 的讨论已经失去了意义。因为 G 是至少存在于两个个体之间的。一个个体不能排斥或者吸引自己，不能平行于自己。 若干个个体的合并，使得许多个体成为形状与尺寸不同的个体。他们之间的 G 的情景复杂起来。需要高明的数学家的介入，方能鹏程万里，考虑周全。否则，寸步难行。 容易的是，我们不讨论这个复杂问题，简单的问题还是 G 的起源。 G 究竟是怎样发生的。 是什么因素促使两个个体互相吸引，从而出现了 G 呢？是它们的天性使然？还是，有什么神秘莫测的因素左右了两个个体，从两个互不相干的个体，到一对儿互相吸引的个体。他们一定是空间距离足够接近，能够感受和传递互相之间的 G 。尽管表达 G 的存在的常数或者系数非常微弱，但是，由于这个常数的普遍存在性，或者简称为普世性，使得 G 的存在既然成了非常关键的问题了。有人关注于细节。有人关注于总体。有人关注过程，有人关注开端或者结束。就好像看到波浪翻腾的海洋一样，有人绞尽脑汁运算细节，有人则关注的是那些波浪是怎么起来的？ 这和本文起初表达的那样，关注 G 的起源，也是迎接挑战的一种方式。 本文的目的不在于对于 G 的起源得出令人满意的答复，目的在于写下这个简短的标题。吸引有耐心的人氏，介入这个很有意思的问题的探索过程。 其实，不仅 G 的起源存在模糊的说法，对于科学、文学、国学也是有类似的难题的。从事了数十年某项研究的人，当外行询问他研究领域的来源时，回答往往是令人沮丧的。 G 的研究也是如此，用最原始的摆和钟表观测，和用最先进的 G 卫星进行观测，其精度和采样率相差天壤，但起源问题的性质没有改变。 当外行的问题内行无法回答时，其实没有必要不好意思。因为，外行的外行问题，即使在内行看来不应是个真问题，也可以提供一种思路。 笔者的目的无非是，在朋友的启发下，写下了一种思路。尽管这个思路不一定行得通，但作为一种思想训练或者试验，都是值得进行的。
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