飞翔的奥秘 开尔文曾预言一切比空气重的东西不可能飞起来，这是人类对飞 行最直观的认知。因为既然要飘浮于空气之中，那必是以空气为依托， 以静止的观点思考，密度自然要小于空气才可以。就像是木块浮于水 面缘于木块的密度较小一一我并不认为在空中飞与在水中游有原理 上的区别，因为只是介质不同而已。 然而他忽略了的是，鱼可以在水中随性上下，鸟可以在空中往来 自如。可见密度不是决定沉浮的必要条件，当然密度会影响飞行。我 们发现鸟的骨头是中空的，充满了空气。这种结构在保障功能的条件 下，减轻了重量，有利于飞行。这源自经验与观察，但不是必要条件。 牛顿第二定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因。一个停 留在地面上的小鸟要飞起来，必然要有一个向上的力大于重力，于是 产生向上的加速度，达到飞翔的目的。在空中要维持运动状态，只需 要保持向上的力与重力相等即可。以开尔文的理解，这个向上的力便 是浮力。但是既然是浮力，在特定的介质（空气）中，根据阿基米德 原理，浸在气体（或液体）中的物体所受的浮力大小决定于该物体排 开气体（或液体）的重力。可见其大小只与物体的体积有关。以此推 之，鸟儿要飞行只要适时地改变自身体积就好。 但是在现实生活中并未见到像气球一样的鸟儿翱翔蓝天，何况鸟 的质量远大于气球，通过这种方式飞起来，让人无法理解。显然，这 个有效的上升力并非浮力。那这个力究竟是如何产生？
飞翔的奥秘 开尔文曾预言一切比空气重的东西不可能飞起来，这是人类对飞 行最直观的认知。因为既然要飘浮于空气之中，那必是以空气为依托， 以静止的观点思考，密度自然要小于空气才可以。就像是木块浮于水 面缘于木块的密度较小——我并不认为在空中飞与在水中游有原理 上的区别，因为只是介质不同而已。 然而他忽略了的是，鱼可以在水中随性上下，鸟可以在空中往来 自如。可见密度不是决定沉浮的必要条件，当然密度会影响飞行。我 们发现鸟的骨头是中空的，充满了空气。这种结构在保障功能的条件 下，减轻了重量，有利于飞行。这源自经验与观察，但不是必要条件。 牛顿第二定律告诉我们，力是改变物体运动状态的原因。一个停 留在地面上的小鸟要飞起来，必然要有一个向上的力大于重力，于是 产生向上的加速度，达到飞翔的目的。在空中要维持运动状态，只需 要保持向上的力与重力相等即可。以开尔文的理解，这个向上的力便 是浮力。但是既然是浮力，在特定的介质（空气）中，根据阿基米德 原理，浸在气体（或液体）中的物体所受的浮力大小决定于该物体排 开气体（或液体）的重力。可见其大小只与物体的体积有关。以此推 之，鸟儿要飞行只要适时地改变自身体积就好。 但是在现实生活中并未见到像气球一样的鸟儿翱翔蓝天，何况鸟 的质量远大于气球，通过这种方式飞起来，让人无法理解。显然，这 个有效的上升力并非浮力。那这个力究竟是如何产生？
通过观察不难发现，静止的鸟儿起飞时只要挥动翅膀就可以立即 腾空，而鹰常常在空中展开双翅并不挥动，这时它便处于一种恒定的 运动状态。这两个现象正说明了这个力来源于翅膀的挥动。流体力学 中有研究过流速与压强的关系。流速大，则压强小；流速小，则压强 大。这就启示我们在空气中飞行应该是通过改变空气流速来实现的。 假设这个结论是正确的，我们便可以理解鸟扇动翅膀的本意在于控制 力的产生与大小，同时也可以控制平衡（左右两边力的大小相等）， 令人欣喜的是这个结论也可以解释很多类似的现象，譬如蝴蝶的飞舞， 苍蝇的冲撞以及鱼的游动等等。为了实验验证这个假设，我们可以放 在真空中考虑。事实上，我们所知的宇航员在太空中仅通过肢体挥动 并不能产生向前的推力便是有力的明证。因为没有空气，流速的差别 是不能实现的，所以力的产生也不可能实现。 我们从飞行的必要条件（即净力的产生）联想到流速与压强的关 系，并发现了鸟儿等生物所具有的翅膀的真正作用。这是飞行的秘密 所在。 但是，只是如此并不能满足生物的需求。长期的进化让会飞会游 的生物产生更多有利于这一活动形式的特征。流线型减少了阻力；发 达的肌肉使力的产生更加迅速而有效：鸟类独特的双呼吸系统适应于 飞行：光洁的羽毛一方面利于减小阻力，另一方面利于改变空气流速： 尾巴控制着方向，也有利于平衡…凡此种种，都是促进了飞行的能 力
通过观察不难发现，静止的鸟儿起飞时只要挥动翅膀就可以立即 腾空，而鹰常常在空中展开双翅并不挥动，这时它便处于一种恒定的 运动状态。这两个现象正说明了这个力来源于翅膀的挥动。流体力学 中有研究过流速与压强的关系。流速大，则压强小；流速小，则压强 大。这就启示我们在空气中飞行应该是通过改变空气流速来实现的。 假设这个结论是正确的，我们便可以理解鸟扇动翅膀的本意在于控制 力的产生与大小，同时也可以控制平衡（左右两边力的大小相等）， 令人欣喜的是这个结论也可以解释很多类似的现象，譬如蝴蝶的飞舞， 苍蝇的冲撞以及鱼的游动等等。为了实验验证这个假设，我们可以放 在真空中考虑。事实上，我们所知的宇航员在太空中仅通过肢体挥动 并不能产生向前的推力便是有力的明证。因为没有空气，流速的差别 是不能实现的，所以力的产生也不可能实现。 我们从飞行的必要条件（即净力的产生）联想到流速与压强的关 系，并发现了鸟儿等生物所具有的翅膀的真正作用。这是飞行的秘密 所在。 但是，只是如此并不能满足生物的需求。长期的进化让会飞会游 的生物产生更多有利于这一活动形式的特征。流线型减少了阻力；发 达的肌肉使力的产生更加迅速而有效；鸟类独特的双呼吸系统适应于 飞行；光洁的羽毛一方面利于减小阻力，另一方面利于改变空气流速； 尾巴控制着方向，也有利于平衡……凡此种种，都是促进了飞行的能 力
既然我们知道了飞行的奥秘并非密度的差别，那么我们就可以实 现将比空气重得多的东西送入蓝天，只要我们满足了飞行的条件。仿 照鸟儿这一复杂而灵巧的模型，我们制作了飞机，但由于材料等问题 的限制，很难实现翼的扇动，所以翼在这里用来平衡。产生力则是依 靠螺旋桨产生的压力差或是喷气式的反冲来实现的。不管哪一种，我 们现在知道，最基本的原理是一样的。 5111209065 秦翩翩 2012.7.7
既然我们知道了飞行的奥秘并非密度的差别，那么我们就可以实 现将比空气重得多的东西送入蓝天，只要我们满足了飞行的条件。仿 照鸟儿这一复杂而灵巧的模型，我们制作了飞机，但由于材料等问题 的限制，很难实现翼的扇动，所以翼在这里用来平衡。产生力则是依 靠螺旋桨产生的压力差或是喷气式的反冲来实现的。不管哪一种，我 们现在知道，最基本的原理是一样的。 5111209065 秦翩翩 2012.7.7