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推荐序
于无声处听惊雷
——力学藏于生活之中

王永健
江苏省首席科技传播专家
南京农业大学副教授
科普自媒体“力学Nerd王小胖”博主

2013年搞笑诺贝尔奖的“24/7”环节,哈佛大学物理学教授梅莉萨·富兰克林(Melissa Franklin)用7个大众都能理解的单词概括了什么是力:“Equal opposite attractive repulsive bang ding crash ow!” 。在此之前,她已经即兴在24秒内完整并专业性地描述了什么是力。富兰克林教授的7个单词(实际上是8个),包含了力的一些性质和效果。对于专业从事力学研究的学者来说,更侧重于探究力的性质,从而预测出力的作用效果。而对于普通大众来说,更关心的则是力的作用效果。本书原名“Force: What It Means to Push and Pull,Slip and Grip, Start and Stop” ,讲述的正是生活中常见的力的作用效果,在不同的力的作用下,物体发生了推或拉、滑移或抓握、启动或停止。

力学是物理学最古老的一个分支,经过几百年的发展,现如今早已自成一脉,独立发展成一棵参天大树。也正因为力学较为古老,发展时间较长,人们总是认为力学已经非常成熟了。事实上,也确实可以这么说。在一些高精尖领域,神舟飞船可以上天、嫦娥可以探月、蛟龙可以深潜,较为成熟的力学,让我们可以自由自在地探索星辰大海。然而,当年笼罩在物理学上空的乌云,对于力学来说依然存在。力学的基础构架相对完善,但是顶层“设计”仍需探索。除了上述高精尖领域,顶层“设计”的探索,也存在于我们普通人生活中的方方面面。我们可以吃营养更丰富的食物,穿更舒适的衣服,开安全的小车,来到我们温暖的小家。通过不断探索力学,我们可以无忧无虑地自在生活。

我们总是对身边的人和事熟视无睹。用筷子夹起食物,送入嘴中咀嚼,吞咽后消化;手穿过袖子,整理领口,并拉起拉链;坐在驾驶室,手握转向盘,自动驾驶缓解了我们的疲劳;躺在舒适的床上,有安全可靠的房子遮风挡雨,我们可以放松一天的心情。这些日常的衣食住行,普通得再普通不过,我们会认为这是理所当然的。衣食住行的每一个过程,其背后都有力学的影子。但是,又有多少人真正关注过这背后的力学呢?

《改变世界的6种力》关注的正是我们日常生活中衣食住行的方方面面。作者亨利·波卓斯基是美国国宝级科普写作大师,被誉为“科技的桂冠诗人”,同时他也是一位资深工程师。得益于工程师的身份,以及平时对力学的思考,他才写出了这本通俗却不普通、深入却不深奥的力学科普读本。正如作者所说,全书侧重的不是难懂晦涩的力学理论,而是力的相互作用,也就是力的作用效果。本书通过对身边的力进行介绍和分析,试图引起读者对身边事物的感知。

全书分三大部分,第一部分直接点明主题,通过生活中的例子,介绍了推力、拉力、引力、磁力、摩擦力以及共振,帮助读者建立力与世界的联系;第二部分,通过对瓦楞纸、桥梁、卷尺等众多常见事物的分析,帮助读者理解力如何改变世界;第三部分,通过华盛顿纪念碑的建造,航行在大海中船只的“唠叨”等实例,帮助读者理解力的边界。全书旁征博引,让读者不仅能了解到生活中的力及其作用,更能了解事物的发展趋势,这种发展趋势正是人类对力的认知不断深入的过程。

希望读者能够同作者一样,对日常生活中的事物具有敏锐的感知力,相信这份感知力能让读者受用终身。我们很难使机器人具备人一样的日常生活能力——精细的操控力,因为即便是最简单的日常动作,其背后的力也非常复杂。人类熟练的日常动作,是从婴幼儿时期开始不断练习的结果,通过不断的失败、感知、改进,才能做到灵活、适度地控制力。这种失败、感知和改进,就是当下流行的人工智能的特点,它可以让机器人越来越像人。这是未来的发展趋势,而力学是其基础之一。 yxJv+47COs0wxD8UH2YpsxsUmWTVo+jcDAh1dZCn+/Eyok9DsI6nk2XuuFI4UtzE

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