絲絲入扣的平衡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

物理學家喜歡把表象剝除,直搗事物的本質,因此對他們來說,宇宙間的基本交互作用力只有四種:重力、電磁力、強核力、弱核力。至於人們常掛在嘴上的其他交互作用力,像是摩擦力或魅力等五花八門的力,要嘛是這四種力的組合,要嘛就是把物理概念亂套一通的胡言亂語。

顧名思義,強核力和弱核力都是到了二十世紀,人類發現有原子核的存在之後才被發現的。這是因為它們的作用範圍都侷限在原子核內,不是日常生活中就可以感受到的力。相較之下,作用範圍無遠弗屆的重力與電磁力很早被人類察覺到,也是最早被科學家仔細研究的兩種力。

學過普通物理的人都知道,重力和靜電力很像,都遵守「與距離平方成反比」的定律。學過普通物理的人也都知道,這兩種力相像到連最早用來在實驗室中研究它們的儀器都很像,都利用了扭秤torsion balance)的原理,以一根細絲來測量物體間的微小交互作用力。

不過,學過普通物理的人可能都不知道,法國人庫倫C.-A. de Coulomb, 1736-1806用細絲做的實驗竟然名落孫山,不在物理學家們票選出來的「十大最漂亮的物理實驗10 most beautiful physics experiments)」之列,而兩位英國人米契爾J. Michell, 1724-1793)與卡文迪西H. Cavendish, 1731-1810以細絲設計出來的類似實驗卻榮登金榜。這一點道理都沒有,令人不得不懷疑如果這個票選是在法國做的,或許庫倫就進榜了。其實,沒道理的還不只這個;像比薩斜塔落體實驗,很可能伽利略根本沒真的做過,竟然還高居第二名。顯然物理學家們並不永遠都能夠直搗本質,還是會被表象所迷惑。

扭秤是以細絲扭轉時產生的力來平衡待測量的交互作用力,由此可以得知待測量的力有多大。雖然直到今天,最先進的科學研究都還在悄悄地利用細絲所提供的平衡力,但學過普通物理的人都知道,後來幾乎沒再見過這個美妙的力學平衡。明天,七月二十二日(週四)中午十二點十分,在物理學系(理學大樓)601會議室,沒有學過普通物理的台中一中學生陳永康先生將要告訴我們,大家不是沒再見到,而是視而不見,而他如何看穿表象,發現大自然也在悄悄地利用細絲所提供的平衡力。