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几乎每个人小时候都会捉迷藏，捉迷藏的最高境界似乎就是：我离你不远，你却看不见我。当对手彻底承认失败时，我们哈哈大笑着说：“你好笨，我一直就在你跟前啊！”
其实，自然才是捉迷藏的高手，明明天天和你打交道，你却不知道它的存在，摩擦力就是一个代表。
今天的人都知道，我们之所以能握住东西，是因为有摩擦力。我们走路之所以不摔倒，是因为有摩擦力。随便搓搓手，摩擦力就在手心里了。
然而，摩擦力却一直“骗”人，比如拔河比赛，很多自以为力气大的人稀里糊涂就输掉了比赛。其实，真正决定胜负的是摩擦力。
如图3-1是对拔河比赛中双方队员的受力分析。
图3-1 拔河比赛的受力分析
在水平方向上，因为作用力与反作用力定律，绳对队员的拉力 T B = T A = T ， T 为 O 点处绳子的张力。
f B 、 f A 分别是地面对 B 队、 A 队的摩擦力。
当 f B > f A 时，绳的张力增大到大于 f A 时， A 就会被拉过去，反之亦然。因此，拔河比赛的诀窍实际上是如何增加己方与地面的摩擦力。根据滑动摩擦力公式 f = μN ，最终策略是选择体重大的队员，穿与地面摩擦系数大的运动鞋，与选手的力气没啥关系。
不过，摩擦力骗拔河者输了比赛，或者骗初学者错了题，丢了分，算不了什么大事，好好分析一下，下次对就行了。摩擦力可不满足于骗骗拔河选手和知识还很贫乏的中学生。
笔者认为，所谓“大骗”，就是能骗“大人物”，能骗大量的人，能骗很长的时间。
下面，先给大家介绍一位大人物——古希腊先哲亚里士多德。他是什么样的人物呢？
亚里士多德（公元前384年—公元前322年），古希腊先哲，世界古代史上伟大的哲学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者。他是柏拉图的学生，亚历山大的老师。
公元前335年，他在雅典办了一所叫吕克昂的学校，被称为逍遥学派。马克思曾称亚里士多德是古希腊哲学家中最博学的人物，恩格斯称他是“古代的黑格尔”。
作为一位百科全书式的科学家，他几乎对每个学科都做出了贡献。他的写作涉及伦理学、形而上学、心理学、经济学、神学、政治学、修辞学、自然科学、教育学、诗歌、风俗，以及雅典法律。亚里士多德的著作构建了西方哲学的第一个广泛系统，包含道德、美学、逻辑和科学、政治和玄学。
很明显，他比我国的先贤孔子（公元前551年―公元前479年）晚100多年，但涉猎领域比孔子广阔得多。
然而，就是这样一位西方的“圣人”，却被摩擦力狠狠地骗了一把。
亚里士多德有两个著名的论断：
（1）体积相等的两个物体，较重的下落较快。
（2）凡运动的物体必然有推动者在推着它运动。
特别是第2个论断，根据他创立的逻辑规则进行推理，一个推一个，最终会推到上帝那里，即存在超自然的神力，称为“第一推动力”。
亚里士多德做出论断时非常有底气：一块石头比同样大小的棉花落得快，人推车车才走，不推自然就停下来。这些现象为人们天天所见，一点问题都没有。亚里士多德不过是把这些显见的现象上升为理论，并提出了神力的存在，为人们信神、尊神找到了理论依据。
今天，学过初中物理的同学都知道，车子运动不需要推力，之所以要有推力来维持车子的运动，是因为车子相对于地面向前运动时，地面对车子存在阻碍车子前进的摩擦力。
很显然，摩擦力一直就在亚里士多德的眼前，但就是不提醒一下亚里士多德，眼睁睁看着他犯错误。多年以后，一代先哲被意大利物理学家伽利略啪啪打脸。据我所知，很多学习物理的初中学生，稍微聪明点的都会在心里嘲笑一下亚里士多德，这问题不难啊，我上初中时就有这样的想法。
后来才知道，自己太浅薄了。因为亚里士多德到伽利略，经过了近两千年的漫长时光。近两千年的时间长河里，没有人怀疑，更谈不上纠正亚里士多德的错误，足见摩擦力隐藏之深。
当伽利略拨开笼罩大地2 000年的迷雾后，科学的天空瞬间亮了，一个有问题的理论再也不可能延续2 000年之久了。伟大的爱因斯坦这样评价伽利略：伽利略的发现，以及他所用的科学方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端。伽利略高明在何处呢？
伽利略（1564—1642年），意大利数学家、物理学家、天文学家，科学革命的先驱。伽利略的故事精彩纷呈，伽利略的贡献数不胜数。笔者择其万一简单介绍，希望有助于读者了解伽利略的思想方法。
1583年的一个礼拜日，意大利比萨教堂里庄严肃穆，19岁的青年大学生伽利略也是其中的一员。或许是神父讲得不够精彩，伽利略开小差了，他四处张望，目光最后落在穹顶中央那盏金碧辉煌的大吊灯上。和一般人不同的是，伽利略关注的并不是吊顶的高贵华丽，而是注意到吊灯在微微地摆动。
吊灯每摆一次的时间似乎是相同的，学医的伽利略用跳动的脉搏来计时，发现果然如此。一阵凉风吹来，吊顶摆动的幅度增大了，但摆动的速度也增加了，每次摆动的时间并没有增加。对科学家来说，这一发现非同小可。如果换成亚里士多德，怕是要当场宣布重大发现了。
但伽利略不一样，他坚持用科学实验研究自然规律，用仪器精确测量，用数学定量描述，用推理揭示自然本质规律。伽利略之前的科学家主要是自然过程的观察者、记录者、分析思考者，科学家的任务是总结出自然界主动显现的规律。伽利略不一样，他让科学家上升为自然过程的设计者、创造者，通过实验去揭示出被各种表象掩盖住的、更深层次的自然规律。
伽利略希望找到决定吊灯摆动周期的决定因素，于是他回到家自己设计实验，用不同长度的绳子绑上不同质量的石头做实验，结果发现摆动周期仅由绳长所决定，与摆幅无关（精确而言，只适用于小幅摆动）。伽利略还根据单摆的等时性设计了一种脉搏仪，让医生可以精确地测量病人脉搏的快慢。
伽利略对单摆的研究只是刚刚开始，尝到甜头后，对医学就不再感兴趣了，一门心思研究数学和自然哲学，最著名的就是研究落体运动。
为了消除一些学生认为做实验仅仅是锻炼动手能力的错误认识，下面对伽利略的实验过程做比较详细的介绍。
也称定性实验阶段，观察到不同物体在空中下落时速度越来越快。
在多年的教学中，很多学生将实验课理解为“做实验”，也就是实验的执行阶段。其实，实验课最有价值的精华是设计阶段。其实质是找出一条可以实施的研究之路。
伽利略研究落体运动，首先面临的问题就是，当时的计时器是水钟，精度不高，物体下落速度太快，不可能进行精细的观察和研究。伽利略需要找到替代方案，既有与自由落体运动相似的特征，又便于观察和记录。
天才的伽利略想到了斜面。物体在斜面上下滑和落体从高处下落类似，都是在重力作用下由高到低的运动，速度越来越快。但斜面上的物体下滑会缓慢一些，便于观察，同时由于轨道的存在，便于记录物体滑动过程中的位置。
图3-2 描述伽利略做斜面实验的古画
伽利略分析实验数据得到如下实验结果：
（1）不管物体是重还是轻，从同一高度下滑到地面的时间相等。
（2）从静止开始，在相等时间间隔内下滑的距离，其比例为1∶3∶5∶7∶9…
（3）下滑距离与时间的关系为 s = kt 2 ，斜面坡度越大，比例系数 k 越大。
考虑到速度越来越快，假设速度与时间成正比， v = at ，伽利略导出了下滑距离的关系式 s = kt 2 。在这一过程中，伽利略引入了加速度的概念，为牛顿建立牛顿力学体系奠定了基础。
实际实验总是受实验条件的限制，受多种因素的影响。伽利略对实验条件进行理想化。他假设斜面坡度增加至90°，便得到自由落体运动的规律；物体加速度应该与物体质量和性质无关；并且用反证法指出了亚里士多德关于落体运动结论的荒谬性，初中的教科书中都有详细的介绍，在此不作介绍。
伽利略还发现，物体下滑后，在不同表面上，运动的距离不同。越光滑的表面，物体运动得越远。他断定，当接触面无限光滑时，物体将以固定的速度永远运动下去。这就是著名的惯性定律。伽利略以其卓越的智慧终于找到了物体运动的真正奥秘。原来物体运动不需要外力的作用，惯性就可以维持，力的作用是改变物体的运动状态。
图3-3 伽利略的斜面实验
伽利略正确指出，物体之所以在水平面上减速，是由于接触面对物体存在阻力。也就是我们熟悉的摩擦力。
也就是说，从亚里士多德开始起算，摩擦力将运动的正确规律隐藏起来，骗了全人类近2 000年。然而，面纱一旦揭开，人类的发展瞬间开挂，伽利略时代距今不过400多年，相对人类发展史，不过弹指一挥间。然而，据我所知，生活在现在的平民百姓，也没有几个愿意回到400年前去当一个皇帝。因为，那意味着他必须放弃太多的东西，夏天吹不了空调，晚上用不了电灯，更不能给远方的朋友打个电话，本来一个星期可以来个欧洲七日游，也就只能在皇宫里散散步……
是什么原因导致了人类文明瞬间提速呢？我个人理解，与伽利略的贡献有很大的关系。伽利略让科学家认识到力的真正作用，产生加速度。伽利略逝世的年份，正是牛顿诞生的年份。牛顿正是踏着伽利略的足迹，将力和运动的关系解释得更加清晰，即牛顿第二定律： F = m a 。
从此，人类知道该如何让物体按我们需要的方式运动，汽车、火车、火箭、飞船等闻所未闻的事物逐渐进入我们的生活。人类开始在更快、更高、更强的道路上狂奔。
然而，究其实质，增加动力、减少摩擦而已。
据不完全统计，世界能源的30%~50%的消耗是由于摩擦，机械零件80%的失效原因是磨损。科学技术的进步，一方面是动力越来越强大，另一方面就是尽可能地减少摩擦力。
人类与摩擦力做斗争其实由来已久，并非从伽利略才开始。在公元前600多年前的周朝，我国古代第一部诗歌总集《诗经》有一首诗《国风·邶风·泉水》，其中有“载脂载舝（辖），还车言迈”，讲的便是车轴上涂上油脂，载着远嫁的女子向故乡飞奔的情景。也就是说，远古的人们已经掌握了减少摩擦的方法。
然而，这只是局限于实践经验层面，应用范围非常狭窄，产生的影响也相当有限。只有将实践经验上升到理性认知，才能促进实践向深度和广度延伸。
爱因斯坦之所以对伽利略有高度评价，是由于伽利略高度的理性，同时实现了理论与实践的完美结合。正是由于伽利略揭示了力真正的作用效果，当然也包括摩擦力的作用效果，特别是伽利略先进的思想和研究方法，极大地促进了科学家对摩擦理论的深入研究，从而帮助人们在减小摩擦的道路上快速前进。
众所周知，达·芬奇是西方文艺复兴的代表性人物，具有极高的艺术成就。而且，达·芬奇在科学上也有突出成就，对摩擦学也颇有研究。达·芬奇认识到，摩擦力的大小与物体的材料性质有关，与表面的光滑程度有关。他指出，滑动摩擦力与载荷（正压力）成正比，而与接触面积的大小无关。即摩擦力 f = μN 。
达·芬奇还提出润滑的思想，即在两个摩擦表面之间加入另外一层物质，会使摩擦力发生很大改变。他将圆形的沙粒放在摩擦表面上，发现摩擦力减小，于是提出把摩擦分为“滑动摩擦”和“滚动摩擦”两类，并认识到滚动摩擦力一般小于滑动摩擦力。
1785年，库仑用机械啮合原理解释摩擦的起源。他认为摩擦是由于相互接触的物体表面粗糙不平而产生的。两个物体接触挤压时，接触面上很多凹凸部分相互啮合。如果一个物体沿接触面滑动，两个接触面的凸起部分相互碰撞，产生断裂、磨损，就形成了对运动的阻碍。
用这个理论可以解释滑动摩擦力的大小与正压力成正比而与接触面大小无关，因为，接触面增大时，压强减小，两个接触面的啮合程度会变小，从而使单位面积上的摩擦力减小，总的摩擦力大小保持不变。
根据这一理论，想办法“抹平”接触面的凹凸不平，就可以减少摩擦力，这就是涂润滑油的理论依据，因为润滑油正好可以填充接触面的“凹坑”。
根据机械啮合理论，接触面越光滑，摩擦力应该越小。
然而，英国物理学家德萨古利斯（1683—1744年）在实验中偶然发现，两个非常光滑的铅面压合在一起时，两个面居然黏合在一起，要用极强的力才能分开，此时摩擦力也非常大，啮合学说不能解释。
德萨古利斯在1734年提出分子学说，把产生摩擦的原因归为摩擦表面分子力的作用。
很显然，固体表面，分子间的作用力较强，因此固体之间发生“干摩擦”时，摩擦系数较大。而液体分子间分子作用力相对较小，引入适当的液体润滑剂可以减少摩擦。
由于气体分子间的作用力比固体和液体内分子间作用力小得多，用气体作为润滑剂就是更好的选择。实验室中的气垫导轨，就能极大地减少摩擦力。磁悬浮列车，目前的运行速度已达600 km/h以上，虽然因技术和成本因素没有被广泛采用，但随着超导磁悬浮技术的发展和成熟，相信未来有很大的发展空间。
人类对速度的追求永无止境。在发展磁悬浮技术的同时，中国航天科工集团的科学家已经着手研究新一代的交通工具，实现超音速的“近地飞行”。其目标是连气体的摩擦也要消除，将其轨道建成密闭的真空管道，磁悬浮列车在真空中“飞行”，时速将达到飞机的5倍，在4 000 km/h以上。
春眠不觉晓 ， 最恨起床早 。每一个早晨，很多人身体中的两个小人都会打架。一个小人拼命把主人拉起来，开始新一天的奋斗。另一个小人却死死地把主人摁在床上，保持原来的睡姿。人类文明的发展似乎也是同样的逻辑。每向前进一小步，都要克服重重的阻力，需要人们做出巨大的努力，甚至付出巨大的牺牲。
在物质世界，两物体接触面之间，同一物体内部不同部分之间有相对运动趋势或者发生相对运动时，就一定会出现摩擦力。
在人类社会中，不同文明之间，不同国家之间，国家内部的不同阶层、不同个体之间，出于利益、权力诉求不一致等多方面的原因，摩擦和斗争从来没有停息过。从奴隶社会到封建社会，从封建社会到资本主义社会再到社会主义社会，虽然历史发展的潮流不可逆转，但每一次社会变革都会受到旧有统治阶层的疯狂阻止。每一场革命都以无数人生命的终结和社会财富的大量灭失作为代价。
和摩擦学的发展有些类似， 在漫长的岁月中 ， 人类也渐渐学会了润滑技术 ，尽量减少摩擦中的能量消耗。比如，国家之间的摩擦不是首选战争来解决，联合国和各种国际组织的协调作用化解了大部分纷争，或者减少了摩擦的烈度。国家内部不同组织和个人之间的摩擦则大多数在法治框架下解决，减少了力量的内耗。
仔细思考社会生活中各种摩擦的发生机理。除了权力和利益纷争， 存在于人头脑中非理 性的顽固与执着 ， 竟是最主要的摩擦之源 。
有这么一个有趣的湿猴实验。将5只猴子关在一个大笼子里生活，笼子的顶端悬挂着一串猴子最爱吃的香蕉。猴子当然会争先恐后地去摘香蕉，这时，管理员就取出水龙头对没有摘到香蕉的另外4只猴子一阵猛喷。如此多次以后，当再有猴子试图去摘香蕉时，其余的猴子就上前给那只猴子一顿猛揍。于是，再也没有猴子会去摘香蕉了，管理员再也不用喷水了。
然后，管理员将一只新猴子放进笼子中，并取出一只原来的猴子。新猴子自然会去摘香蕉，但当它刚有动作时，其他猴子就会上前一顿猛揍。多次挨打后，那只新猴子彻底断绝了摘香蕉的想法。
管理员再用一只新猴子替换曾经被泼过水的猴子。自然，新来的猴子又因为做出摘香蕉的动作而不断挨打，最后完全断绝了摘香蕉的念想。然而，有意思的是，上一只新来的因试图摘香蕉而挨过打的猴子也加入了施暴者的行列。
如此一只只替换下去，最后，笼子中的猴子全部都是没有被泼过水的猴子，但每一只猴子都因为多次挨打放弃了摘香蕉的举动。于是，“香蕉能看不能摘”的定律在猴群中确立了，并一代一代传承下去，不明原因，不容置疑。在猴子的心中， 香蕉本来就不能摘 ， 自古如此 ， 还需 要什么理由呢 ？
于是，最初因避免被泼水而制定的规则，最终成为枷锁而缠绕在每一只猴子的脖子上。
当人们嘲笑猴子愚蠢时，可能没有意识到，或许，那群猴子就是我们自己。
想想那些布鲁诺行刑时的看客。我想，一定有很多盲目的信徒，他们可能并不知道布鲁诺做了什么，他们只听说布鲁诺亵渎了“圣灵”，但“圣灵”是什么，“圣灵”在哪里？谁最先提出“圣灵”的概念，目的是什么，根据在哪里？大家都不知道，但一听说有人亵渎了“圣灵”，就一个劲地喊打。
幸好，人类毕竟是比猴子聪明得多的存在， 幸好人类有无数宁愿被打死也要活明白的英 雄存在 ，因愚蠢和偏见导致的摩擦力才没有能挡住文明的前行之路。
布鲁诺向世人呐喊：你们可以烧死我，但地球的确不是宇宙的中心；伽利略即使被终身监禁，忍受迫害，也依然坚持：亚里士多德确实错了啊。虽然已经有无数的前人因为想飞上蓝天而摔得鼻青脸肿甚至粉身碎骨，但莱特兄弟还是不服气，经过无数次失败，最终把人类带上了蓝天……
克服愚蠢和偏见摩擦力最成功的，莫过于我国改革开放以来的伟大实践。
不管有多大的分歧，有多大的争议，天翻地覆的变化奠定了中国不可动摇的大国地位。对大多数的中国人来说，以前天天盼过年，因为可以吃顿好的。而现在，过年安排难，因为真不知道啥还没吃过！以前，求人来投资，优惠多多，一切好商量。现在钱不是大事，中国人走出国门，投资当老板。
40多年来，中国人民始终头脑清醒，不论有多么冠冕堂皇的理由，内摩擦都只会消解发展的动力，只会减慢前进的脚步。于是，姓资姓社不是摩擦的理由，一切以经济建设为中心；历史恩怨不是摩擦的理由，日资、美资，引进有功；没做过、没把握不是摩擦的理由，大胆地试，大胆地闯，试点成功再推广。
笔者以为，虽然改革成功的原因有很多，但最大限度拆去心中的藩篱，最大限度降低摩擦内耗才是我们成功的关键。只要没有摩擦，在华夏儿女齐心协力的拉动下，伟大的中华号列车必将在和平崛起的道路上越开越快，一路向前。
在相当长一段时间，我们对摩擦力都没有好感，总觉得摩擦力会阻碍我们前进。其实，如果更多更全面地了解了摩擦力，就知道摩擦力受了冤枉。下面，给摩擦力说点公道话。
在人类文明的长河里，“取火”应该是最重要的事情。有了火，人们吃到了烤熟的食物，不只是味美，因生食导致的疾病也少了很多；有了火，人们抵御猛兽的能力极大地增强；有了火，人类突破了自然的限制，不一定要随太阳起舞，晚上也有了温暖和亮光，不再寂寞。总之，有了火，人类生活得更加幸福；同时，有了挑战上天、自己主宰命运的可能。于是，在希腊的神话中，天神才对为人类“盗火”的英雄普罗米修斯恨之入骨，把普罗米修斯用锁链缚在高加索山脉的一块岩石上，派一只饥饿的恶鹰天天来啄食他的肝脏，等到第二天长出来再来啄食，如此撕心裂肺的痛苦，要持续三万年！
当然，真正为人类盗取天火的不是普罗米修斯，却是我们常常希望避免的摩擦力。早在原始社会，人类就利用木头之间的摩擦力，将机械能转化为热能，从而引燃木材进行取火。当然，也有利用石头碰撞生火的，本质上也是摩擦力起作用。这是因为，摩擦力虽然会减缓物体之间相对运动的速度，但能量本身不会消灭。摩擦生火的妙处在于，通过摩擦，物体的动能转化为热能，产生了新的能量形式。
图3-4 原始人钻木取火
人类文明的快速发展也得益于不同文明的摩擦和碰撞。在中国历史上，战国时代百家争鸣，文化繁荣，其因由之一就是天下混战的剧烈摩擦与碰撞。14世纪末，由于奥斯曼帝国入侵，东罗马（拜占庭）的许多学者，带着大批古希腊和罗马的艺术珍品和文学、历史、哲学等书籍，纷纷逃往西欧避难，从而掀起了文艺复兴的浪潮；近代的八国联军，打开中国的大门，中国人在受尽屈辱的同时，也看到了世界的精彩，并在血汗合流的奋斗中，实现了中华文明的涅槃重生，并有了今天中华民族伟大复兴的可能。只不过，古人太怕摩擦，太怕外面的文化、外面的人，想尽办法闭关锁国，避免摩擦，当摩擦不可避免时，便是人头落地、尸横遍野。摩擦的负面作用让人痛彻心扉，几世难忘！
总结历史，我们变聪明了。我们学会了主动利用摩擦去擦出绚丽的火花，同时避免有害摩擦阻碍我们前进的步伐。
我们走出去，主动和其他文明碰撞。我们请进来，真心和各种文化交流。我们自信地说，中国的大门永远向世界开放；我们豪迈地讲，欢迎搭中国发展的便车！因为正确处理了摩擦，我们的朋友越来越多，我们的前进之路，越来越宽广！
人类探寻太空、寻找同类已经很多年，但都没有找到任何一个外星人，甚至没有找到任何一个适合生命存在的另一个星球。越是这样，越是让人觉得幸运。我们感谢地球离太阳不远又不近，因为太远会冷死，太近会热亡；我们感谢地球的磁场，因为它让太阳风转弯，免于过度辐射我们的身体；我们感谢大气层，让我们能吸到氧气，维持生命的运行……
在生命的保护神中，摩擦也是其中的一员。在宁静的夜晚，当一对对恋人幸福地欣赏天上的流星雨时，我们应该知道，那是来自宇宙的石头，以每秒几十千米的速度砸向地球，如果不是大气摩擦让它们燃烧，砸在地上，一定是地裂天崩；在炎热的夏日，我们冲进大雨里享受凉爽时，我们要知道，如果没有摩擦，每一颗雨滴都将变成子弹，我们的身体瞬间将满是窟窿；没有摩擦的世界，我们只能躺在地上胡碰乱撞，根本不能立足。
我们要感谢摩擦力，当我们开车远行的时候，最需要检查的不是动力，而是刹车，刹车灵敏，我们才可以高速向前。因为在飞奔的路上，我们不能保证方向一定会正确，我们拼命追赶的，可能是万丈深渊。对阻碍我们前进的摩擦力，父母的阻止，老师的规劝，社会的冷眼，朋友的阻拦，我们一定要仔细鉴别，它们或许正是救命的安全带，即使暂时不能确定这些摩擦力是好是坏，请不要过分批判，至少要留有回头的余地。
但愿我们人类和每一个个体都能更深刻地认识摩擦，用摩擦点燃智慧之火，用摩擦阻挡自焚之路，用“润滑油”克服不必要的内耗和损失，一起去创造和拥抱更加精彩灿烂的未来。
1.就物理过程而言，摩擦力只能是阻力吗？举例说明。
2.摩擦学的理论成果是如何指导人们克服摩擦力的负面影响的？
3.摩擦力的性质对我们的生活有哪些启示？