2．不修邊幅的飛石

如果你用形狀一點兒也不扁平的石頭打水漂，就沒那么容易了。別說不能在水上漂，在空中也會惹惱空氣遇到障礙。誰都知道，拋向空中的石頭，在地球引力（也稱為重力）作用下會加速下落。可是，除了重力，別忽略和小看那些看不見的空氣分子。空氣可不是那么好對付的。分子很小，可是它們多啊。它會擋在前面，你得推開它；它又在后面尾隨，你得拖著它。就是不讓你省力，它試圖阻止小石頭飛得更快、飛得更遠。小石頭目前還不了解空氣的脾氣與愛好，當然會遇阻啦。空氣分子活蹦亂跳的，你在其中穿梭，不纏著你才怪，想想捅了馬蜂窩是什么情況。

千奇百怪的下落與飛行現(xiàn)象（圖1.4）

還是說石頭，肯定令人失望：石頭有什么好說的，無非就是說它飛著飛著會下落，空氣還會使壞，讓它飛得慢。可是別急，也不要下意識地對空氣產(chǎn)生不好的印象。首先，即使這顯得枯燥，那么能從枯燥中也看到樂趣，就不會在樂趣中看到枯燥。

這里之所以要說石頭，是想說明這樣一個道理：因為小石頭不愿意了解空氣的脾氣，所以就會遇到困難。但不是所有東西都會像小石頭這樣不修邊幅。就像人一樣，修飾一下，別人可能對你更客氣。空氣不一定比人的境界高，難怪它也會以貌取人。蒲公英就知道舉著華麗的冠毛傘，南風當然就成了它們的游樂場。大雨滴在空氣中穿梭，會知趣地變成傘蓋狀，這樣空氣就會幫它減小地球引力的加速作用，使雨滴徐徐下落，從而不會砸傷小蜜蜂遭遇官司。小鳥和昆蟲選擇了精美的翅膀，空氣氣流會幫助它們自由飛翔。飛機模仿了鳥，插上一對形體優(yōu)美的機翼，空氣便友好地在機翼上表演上吸下舉的絕技，讓飛機輕巧地在空中遠航。空氣讓急速降落的流星帶著一團火球、讓旋轉的足球走弧線、讓美麗的雪花輕輕飄落。

但現(xiàn)在我們看看不修邊幅的小石頭會如何惹惱空氣。

被小石頭推擠和拖拽的空氣（圖1.5、圖1.6）

我們耳聽過風吹樹葉沙沙響，也見識過肥皂泡泡或小氣球炸裂時飛濺的水珠或小碎片。于是，我們不難理解，空氣并不空，一定有看不見的東西，且有一定的內(nèi)壓。確實，大氣中的空氣并不空，由多得數(shù)也數(shù)不清的、小得看也看不見的、可以近似看成球的空氣粒子（也稱為空氣分子）組成。暫時，我們不去看這些分子有多小、有多少和是什么。這里，我們只需要知道，它們是數(shù)也數(shù)不清的懸在空中到處亂跑的小球球。

這種到處亂跑也稱為分子熱運動。每個分子跑的方向不一樣，速度大小也不一樣，各有各的自由。一不小心，一粒分子就會碰上另外一粒分子。正是這種熱運動，我們才感知冷熱，原來我們是被分子碰熱的，否則將凍成冰塊。正是這種相互碰撞，空氣才有內(nèi)壓。

這是一塊各個方向尺寸差不多的小石頭。小石頭在空氣中飛行，迎風面撞擊空氣分子，迫使擋路的空氣讓開。因此，擋路的空氣會被推著走。人推著一群小孩往前走，就得使力。同理，石頭推動空氣，也給了被推動的空氣以力的作用。反過來，撞擊石頭的空氣也以牙還牙地給了石頭迎風面的力，即石頭的迎風面有了正壓。這種以牙還牙，用物理學語言，就是所謂的牛頓作用力與反作用力定律。

迎風面的反面是背風面。你拖著一群小孩往前走，需要使力。背風面的空氣被石頭拖著走，當然需要施加作用力，反過來被拖動的空氣也就有一個拉扯石頭的力，即石頭的背風面出現(xiàn)負壓。背風面的負壓也可以這樣理解，背風面的空氣顯然是被石頭吸著走。只有負壓才能被吸著走。你用一根管子對著水吸氣，水就流進嘴里，表明吸氣時，氣壓低了，水就順著低氣壓進嘴里了。

當然，如果小石頭沿著飛行方向比較細長，那么被推動的空氣可以從側面繞到背風面去幫忙。這里不考慮這種纖細的形狀。從側面繞到后面的空氣太少，不起太大作用。背風面起作用的主要是被拖動的空氣。背風面的空氣又沒長手去拉著石頭，怎么會被拖著走？原來，如果不被拖著走，石頭背風面就會試圖被留下真空。所謂真空，就是真的很空，空得幾乎什么都沒有。由于空氣分子有亂蹦亂跳的熱運動，會去填滿任何空隙，因此不會留下真空。

迎風面的正壓與背風面的負壓，均指向飛行反方向，就像你在人群中擠向前面去打架，勸架的在前面擋著你，從后面拖著你，于是你遇到阻力。石頭迎風面的正壓和背風面的負壓，合起來就是一種阻力，稱為壓阻，指向飛行相反的方向。

你在地面拖動物體，地面給物體摩擦，即產(chǎn)生摩擦阻力。石頭飛行時，其側面與空氣分子也會發(fā)生摩擦，因此也產(chǎn)生摩阻。

這種壓阻與摩阻一起，形成總的阻力，指向飛行方向相反的方向，會將飛行的石頭的速度降下來。因此，由于空氣阻力的作用，飛行的石頭比沒有空氣阻力的情況飛得更近。

小石頭的飛行速度越大，與空氣相互撞擊的力度就大，因此阻力越大。這樣形成的阻力，與飛行速度的平方近似成正比。也當然與空氣的密度以及迎風面的面積成正比，這是因為空氣越稠密以及迎風面積越大，參與作用的空氣就越多。比例系數(shù)也稱為風阻系數(shù)，或阻力系數(shù)。阻力系數(shù)與形狀、姿態(tài)和速度都有點關系。物體越美麗光順，越嬌小纖細，阻力系數(shù)越小。凸頭凸腦的小石頭，阻力系數(shù)接近1。扁平石頭阻力系數(shù)就小多了。因此，不知是否可以說，阻力系數(shù)就是美麗指數(shù)。美麗指數(shù)到底是多大，就是科學家去搞清楚的事情了。科學本身就是一種藝術，這么好玩的問題，在科學家面前當然能迎刃而解。