21世纪的牛顿力学 作者:程稳平程实平-第23节
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首先，在曹先生所做的斥、吸力大小比较实验中，我们从其画出的示意图上明显看出砝码距磁铁太近，砝码与磁铁间的作用对实验结果有影响。其次是放在支点上的磁铁本身必须进行严格平衡，如果磁铁的重心不在支点上，磁铁稍有一些倾斜就会使测得的数据出现较大的差错。因此，必必须对这个实验方式进行修改。最简便可靠的方式是取两根长条形的磁铁来做这个实验：
把一根磁铁的一端用一根长线吊在一只弹簧秤钩上，注意使弹簧秤与磁铁间的距离大于磁铁长度的10倍，将弹簧秤上端挂在支架上，记下弹簧秤上指示的刻度值，并以它作为相对零位。然后把另一根磁铁拿到吊着的磁铁下方，在两根磁铁处于同一条铅直线上的条件下，分别使两相对磁极间的磁力成为斥力与吸力。在两相对磁极间距离相同的情况下，从弹簧秤上读出斥力与吸力的测量值进行比较，即可得知在相同的相对空间位置情况下斥、吸力是否一样大小。
一般的说，斥力与吸力并没有大小必须相等的性质。没有哪一本《静磁学》的书上写有〃斥力与吸力相等〃的定理或特性！斥力与吸力之间的关系和牛顿第三定律不是一回事。人们必须知道磁力计算公式F ＝ Km1m2 /r2 是在两个〃点磁极〃的理想状态下才是准确的。当磁极的大小不可忽略时，两磁极间的磁力应是各〃磁单元〃间的磁力之重积分。应该搞清楚，教科书上出的磁力计算题都给有如下几个附加条件：
1。 磁极的大小与同一磁体上两个异性磁极间的距离相比可以忽略不计，这样的磁体也冠以〃磁针〃的名称；
2。 两个磁体间的距离又要比两个磁体本身的长度要大得多（一般10倍以上），这样方可作为〃点磁极〃对等；
3。 磁体本身的磁极强度不因磁体间的相对位置发生变化而发生改变，这是人们常常忽视的假定条件。
在符合这三个条件的要求下，用磁力计算公式计算得到的结果才比较接近实际情况。显然，曹先生忘记了上述的条件，错误的把理想状态的情况硬搬到了实际情况中。尤其是实际磁体的磁极并不是强度不会变化的〃理想磁极〃，在作吸力与斥力检测实验时，磁体本身具有的磁性实际上已经在发生着变化。两个异性磁极靠近时，磁性较强者会使磁性较弱者进一步被磁化，于是吸力增加；而两个同性磁极靠近时，磁性较强者会使磁性较弱者退磁而使斥力减小，甚至还会发生磁性翻转反向磁化使斥力变为吸力。一个磁体的磁性保持状况如何，与该磁体本身材料特性有关。矫顽力较大者需要较大的反向磁力才能使之发生磁性翻转反向磁化；而矫顽力较小者，在外界反向磁力不是很大时就能使它的磁性明显减弱，甚至发生磁性翻转反向磁化。在外界磁力消除后它如果还能恢复原来的磁性方向，原方向的磁性也将明显减弱。故此在存放磁体时应保持磁路连通，以防止磁体的磁性减弱。
当然，曹先生并不是吃〃磁力学饭〃的人，我们也就无须对他提出过高的要求。但是，曹先生发表的〃如果吸、斥力相等其合力为零，转子则不能前进。只是在吸、斥力不等的情况下，转子才能不断地前进。〃确是一个不能容忍的谬论。不难想到，吸力大于斥力，拉近是容易了，但分开也就困难了。如果只看得到拉近很容易，就断言转子能够不断地前进，那就显然是在〃做梦办喜事 ── 尽往好处想了！〃
二、请勿在磁能上动花脑筋
由于参与〃永动机〃问题讨论的大学教师和机械工程师对〃磁能〃避而不谈，或语焉不详（《电子报》在第23期第2版上就〃磁能发动机〃问题致读者的原语），不但未能说服〃磁动机〃拥护者放弃幻想，反而是使一些人对〃磁动机〃更加坚定了成功的信心。1984年7月8日，赵石云在《电子报》第27期第2版上向读者推荐转载另一篇磁动机文章〃脉冲电磁动能发动机 ── 一种新型发电系统〃（原载《世界发明》5/1984年7卷第5期）时，就大胆的发出了预言：〃磁能运动机〃有可能成功。而另一位〃磁动机〃的热心者毛青云先生在1984年8月26日出版的《电子报》第34期第2版上以〃磁能运动机实验目击记〃为题，发表了自己对〃磁动机〃能否成功的见解：
〃关键是磁能是不是一种特殊能。如果实验证明永磁体只不过是一种一般的储能器（而且这个能量是很微小的），那么'磁能发动机'便永远是空想！请注意，关于永磁体的储能特性，恐怕不是教科书上那几个公式可以说清楚的。〃
由此看来，不澄清人们对磁能的模糊认识，〃磁动机〃的热心者们是不会善罢甘休的。
磁能，乃是物质能量的一种呈现形式。它同样可以与其它存在形式的能量在遵守能量守衡定律的前提下进行相互转化，并不是一种可以凭空增加能量的特殊能。当然，磁能与其它形式的能进行相互转达化时也有一定的转化条件。在通常的大多数情况下，天然的磁能携带者磁体是不释放出磁能的。确切地说，磁体在末受到外磁力的强烈作用时具有相对稳定地保存着所存贮磁能的特点，自然磁能的释放速率很小，以至于往往被人们所忽略。当磁体发生磁性突然消失，或是磁性翻转反向磁化现象时，磁能与其它形式的能量之间就进行了明显的能量转换。由于小块的天然磁体所具有的磁能都很小，在发生磁能转化为其它形式的能量现象时一般都不会对周围的环境产生明显的影响，从而使得许多人已经看到了磁能转化现象但却没有引起他们的注意。
那么在一般情况下，磁力作功是什么形式的能量之间进行的转换呢？必须弄清楚，这是磁场势能在作功。磁场势能也属于磁能，但与磁体具有的〃磁能〃不一样，本文中未加注明的〃磁能〃均不指磁场势能。磁场势能转换成别的形式的能量。当磁场状态发生改变时，磁场势能也同步发生改变。譬如我们将两块磁体按相反的磁性方向强行地靠拢在一起，就要克服磁力作功，所作的功就转化成磁场所获得的磁场势能。放开手后，两磁体将在磁力的作用下分开，磁力作功使磁场释放出磁场势能。需要明白的是，磁场势能是磁场与磁场之间的作用所形成的能量存贮形式，并不是一种新的能量。这与静电场的情况相似：电荷的〃产生〃为电能，以电场的形式进行呈现；而电荷间的排斥、吸引所形成的电场间的作用又形成了电场势能。不过〃磁能〃的产生与电能的产生情况不一样。磁体总是以两个不同极性的磁极成对的同时出现，并不能单独的出现一个磁极。电荷虽然在中性物体上产生时也是正、负电荷相等的同时产生出来，但正、负电荷却可以单独的分开存在，形成发散式的电场。现代技术已经制造出与磁体相似的具有两个异性电荷极的实物驻极体，这种将正负电荷分别固定在一个实物两端位置上的〃驻极体〃就可以演示静磁场的各种〃杰作〃。显然，人们不会认为驻极体具有凭空造能的本事，但如果有人要动花脑筋，也同样可以别出心裁的设计出许多新颖的〃静电能运动机〃来寻寻开心！
另外一个很能说明势能作功的典型例子就是弹簧，将弹簧压缩或拉长时要克服弹力作功，所作的功转化为〃弹性势能〃存贮在弹簧上，而弹簧的弹力推开或拉动外物时就将存贮在弹簧上的〃弹性势能〃释放出来作功，转化成机械能及热能。如果有人想在弹簧上动动花脑筋，不是也可以发明出〃弹能〃来吗？而那些上一次弹簧就可以走上一个多星期的高级机械种，不就是很好的〃弹能运动机〃了吗？当然，这只是旧调重谈。
由于电荷的能量已有数据可查，人们也就不感到神迷。磁体具有的磁能不象电荷的能量那么直观，〃磁分子〃实际上并不存在，人们也就不能通过对单个〃磁分子〃的能量的检测来确定某个磁体所具有的磁能是多少，于是就有人对〃磁能〃产生了神迷感。其实，检测方式只是手段而已，我们完全可以采用别的等效方式来达到同样的目的。譬如，我们可以采用相对比较的方式来测知某个天然磁体所具有的磁能有多大。一个最简便的方式就是做一个电感量为L的电感线圈，给线圈通过适当的直流电，使这个通电线圈产生的磁场效果与待测磁体产生的磁场效果相同。譬如，在同样的磁极间距下，使电磁体与天然磁体相对〃标准磁体〃的磁力相等，测出此状态下流过线圈的电流I的数值，即可用公式：W ＝ LI2/2 计算出被测磁体所具有的磁能是多大。考虑到转换效率，待测天然磁体具有的磁能实际比用上述方式计算出来的能量数值要小一些。由此实验不难知道，磁体所存贮的磁能并不大。凡是想在磁能上动花脑筋的人都应该恢复清醒了！
三、赠给大众的定心丸
《电子报》的编辑赵石云先生连续在报上向读者推荐转载了四篇〃轰动性〃的永动机设计文章。为什么赵石云先生会对永动机的制作这么有兴趣呢？赵石云先生在1984年8月26日出版的第34期《电子报》第2版向读者又推荐转载一篇〃轰动性〃文章〃利用形状记忆效应的热能发动机〃（摘自《大众机械》84年1期第7期）的同时，终于向人们吐露了藏在自己心中的隐言：
〃当然，我们的怀疑也不是那么'理直气壮'，而是有点'心虚'。从一般道理来讲，一个用普通热力学知识便可判处其'死刑'的发明，是不可能在科学界掀起如此'轩然大波'的，否则这些专利局和科学家也太'白吃饭'了！我们唯一'敢拍胸脯'的理由是：'我没有亲眼见过'！〃
对于赵石云所感到的〃心虚〃，可以说乃是人们普遍感到的困惑问题，故此有必要来澄清一下。
首先，我们应该知道，并不是所有从事研究工作的人都是在干科学研究工作。一些名声很大的科学家，也会在某个方面从事科学研究工作，而在另一个方面又搞伪科学。经典力学的创建者牛顿就在神学领域搞过伪科学，而普通的科研人员对科学与非科学的区别弄不清楚者，更是大有人在。所以我不得不十分遗憾的要告诉赵石云：某些专利局和某些〃科学家〃确实是在白吃饭！但希望我们自己别跟着也〃白吃饭〃。至于以〃没有亲眼见过〃作为〃敢拍胸脯〃的理由，则是〃经验论〃的低水平表现。事实上，赵石云向读者推荐的〃热能发动机〃除了违反能量守衡定律外，从其给出的结构简图上就已看出它存在着许多明显的破绽。第一个错误就是〃斑克斯发动机〃的转子上的辐射杆受力分析图不对，违反了牛顿第三定律。我们只要给受力分析图补上反作用力，就会发现在辐射杆上产生的转矩纯属乌有。第二个错误是转子上分别处于热水与冷水上方的U型镍钛诺丝的变形情况正好互逆相反，也将使产生的作用互相抵消。第三个错误是转子设计成了与外界隔离的封闭系统，既便不违反能量守衡定律也不会转动起来。凡是企图违反质心定律的机构设计都不会成功。显然，如果这个〃热动机〃能够转动，坐在公共汽车里的人们只要使劲推推车厢内壁，就能使汽车跑动了。
其实，赵石云先生也并非真的什么都弄不明白。赵石云先生在刊发最后这篇〃热动机〃荐文的第三段中，就对所介绍的〃热动机〃文章作出了正确的评述。由此可见，如果人们不是还有着诸如用〃起哄程度〃来判断一个见解是不是正确的非科学观念，这些轻而易举就可以消灭掉的〃永动机〃设计文章决登不上大雅之堂。
程稳平
撰写于1984年
后注：该文根据我在1984年写给成都《电子报》社的两封信件整理而成。《电子报》社主编王有春先生在看过我写的解答疑问的信函后，很快回函表示接受批评，同时结束了对〃永动机〃的讨论宣传。
四、辨谁是真正的唯心主义者
驳〃人体特导功能研究〃权威们的〃高见〃
一、人体特异功能是神灵再现的变异翻版
早在一百年前，恩格斯就遇到了人体特异功能问题，不过那时标名为〃神灵〃。为此，恩格斯专门写下了著名的批驳文章：〃神灵世界中的自然科学〃。针对当时也有诸如弗兰西斯o培根和伊萨克o牛顿等著名权威人物参与神灵的理论研究工作，恩格斯在该篇文章的首段中写道：
因此，无怪乎近年来以几个决不是最坏的人物为代表的英国经验主义，竟似乎变成了从美国输入的招魂术和请神术的
