顶撞牛顿是什么味道？

桐子（胡全）

撰文：桐子（胡全））图片：部分来自网络 牛顿是谁？就是那个苹果掉在头上没有砸出血，却砸了个“大包”的英国人。 他的全名叫‌艾萨克·牛顿（1643-1727）‌。经典力学奠基人，与莱布尼茨共同创立微积分，被誉为科学史上最具影响力的学者，没有之二。‌‌ 他的头上被苹果砸出个大包，包里是什么？就是著名的万有引力定律和牛顿运动三定律，还有一个不算太著名的牛顿碰撞定律。 提到牛顿，全世界七十亿人，除了刚出生不久的婴儿，还有上亿目不识丁的非洲原居民，其他就没有不知道的了。论知名度，他绝对超过大漂亮国的国父华盛顿、东方大国的开国元勋朱毛、日心说的创始人哥白尼、生物进化论的代表人物达尔文…… 当然，在这个世界上，还有一位曾经与牛顿硬杠的科学大枷，疯子头爱因斯坦。就是那个帮助美国研发原子弹小男孩，最后扔到广岛长崎让日本人鬼哭狼嚎的爱因斯坦。 爱因斯坦全名叫阿尔伯特·爱因斯坦（1879年3月14日—1955年4月18日）是美籍瑞士犹太裔理论物理学家，被誉为继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家。 他大胆的提出，在大尺度高速度的宇宙空间里，牛顿运动定律失效了。从而创立了相对论，并提出质能方程E=mc²，成功地解释了光电效应。其理论为核能开发奠定基础，深刻影响了现代物理学与人类思想。‌ 意想不到的是，上个世纪八十年代，一场大型锣鼓表演中出现了一个小小的意外：一位年轻力壮的鼓手由于兴奋过度用力过猛，一锤将上千元的大鼓，捶了个大洞。 鼓皮的弹性不是很好很好吗？为啥经不住鼓手的“致命一击”？于是我灵感乍现，想起了牛顿碰撞定律。 牛顿碰撞定律是牛顿44岁时的发现。非常凑巧的是，我遇到鼓皮被砸破的年龄也是44岁（这种联想好无聊）。 牛顿碰撞定律的内容是什么？可能很多读者都云里雾里，不似由于苹果落地而发现的万有引力定律那么好理解。 还是举个简单的例子吧，水平地面上放置一块铁板，在其上方释放一只玻璃球，玻璃球下落的高度记为H，碰到铁板反弹，弹回的高度记为h。牛顿发现，玻璃球被释放的高度可能不同，但h与H的比值却总是相同的。用h除以H再开平方，所得到的值用e表示，它就是玻璃球与钢板这两种材料碰撞时的“恢复系数”！ 牛顿总结出，不同材料之间有不同的恢复系数。但同一对材料（如铜与钢组成一对，铁与玻璃组成一对，网球与网球拍组成一对……）不管碰撞前的相对速度多大，它们的恢复系数始终是定值。在当时的国内外大学、中学物理教材中，关于牛顿碰撞定律都是这样表述的。 可是小伙子的重锤能将鼓皮击破这件事告诉我，牛顿碰撞定律出现了“瑕疵”。 于是我与牛顿的魂灵开始了一场极不轻松的对话！ 牛顿的大名如雷贯耳，一般的物理学工作者是不敢轻易怀疑牛顿的，更不敢当面质问牛顿，“您的碰撞定律是您的直觉，还是实验结果？” 社会学中有句名言，叫做“无私无畏”，我个人也有一句名言，叫做“无知无畏”。因为我一辈子都像一个无知的顽童，所以我的胆量比较大，居然在这个问题上跟牛顿较上劲了。 就拿球璃球碰钢板来说，如果钢板不算太厚，而玻璃球从100层楼的高处掉下来，那么可能出现怎样的后果？ 钢板被砸了个大洞，玻璃球自身也碎裂了。这时候，您那个玻璃球反弹高度h是多少？变成零了呀！h与H的比值岂不也变成了零。 原来大家都以为这个比值是定值，现在我们有点疑问了！ 我差不多用了整整一年时间，反反复复地玩起了“小铁球（代替玻璃球）砸钢板”的游戏，测出上千组H、h数据，求出对应的e值（h除以H，再开平方）。 再用H作为横座标，用e作为竖座标，得到直角座标系中一根漂亮的下行曲线，而非牛顿碰撞定律说的是一条水平直线。 当然，我的实验只局限在不足3米高的空间内，不可能跑到100层高的楼顶上去释放小铁球。但即便在这么小的范围内，我已经证明了，伟大的牛顿，如果他还活着，他也会因此而迷茫！ 我又用了差不多一年时间冥思苦想，编造出一个“不同材料的两个小球在水平光滑（无摩擦力）地面上正面相撞的物理模型，再根据这个物理模型找到了一组关于碰撞过程中能量转化的数学公式。 最终我用公式证明了“响鼓不用重锤敲”这样一句千古名言的正确性。“响鼓不用重锤敲”原本是说，对待聪明人只须稍稍点拨而无须反复唠叨、大声恫吓的意思，现在居然与两球相撞这样一个物理现象联系起来了！ 后来我又用了两年时间查阅资料，与学者专家交流并完成了一篇八千字的论文，发表在某大学学报上。得到了学界的认可与好评。 当然，这已经是39年前的事了。之所以要写成美篇故事，是因为我喜欢“美篇”平台，也因为这里有我最熟悉的亲人与朋友。