4.8“永動機”的意外收獲

“永動機”作為很多人不會有任何結果的追求，也致使無數人在這個過程中失去了很多。俄國農民是它的忠實追求者，還有一些收入并不豐厚的人也把自己全部的工資和儲蓄花在了這個不可能實現的夢想上，最后往往不僅毫無收獲，而且可能造成傾家蕩產的后果。在目標錯誤的前提下，很多人成了人類通往“永動機”這個不可能到達的目的地的犧牲品。其中有一個“永動機”的追求者，已經到了食不果腹、衣不蔽體的地步了，說他堅持夢想也好，執迷不悟也罷，他卻還是在不斷地借錢，請求捐款，好讓他再去嘗試一把“永動機”。他還信誓旦旦地說：“這次一定會讓它成功地轉起來的。”事實上讓他貧困的不是他的一些頑劣的缺點，而是他堅持不懈的優點，只可惜他并沒有真正理解物理，沒有真正獨立思考能量的生成與轉換，從最開始就找錯了方向。這難道不可悲嗎？

方向選錯，努力白費，一個正確的方向無論是對于一件事還是人的一生，都相當重要。一個人如果不是在原地打轉，就一定會有所前進，如果是朝著錯誤的方向，那結局會不堪設想。反之，如果是朝著正確的方向，就會收到很好的結果。

歷史上關于這一點有很多例證。在16世紀末17世紀初，荷蘭有一位叫斯泰芬的學者，他并沒有被后人大加吹捧，但他所做的探索和成就都是不可忽視的。除了發現斜面這個獨特物理模型的一些力學規律之外，他還發明了小數，并最早將指數運用于代數，同時發現了流體靜力學定律（后來這一定律又被帕斯卡重新發現）。他的這些發明被后人很好地繼承和運用，為數學、物理學的發展做出了重要的貢獻，他應得到更高的聲譽。

斯泰芬探索斜面上力的平衡定律時，并不是按照常規方法，運用力的平行四邊形法則，而只是通過開動大腦，借助了圖4-9所示的模型。他將一條奇特的鏈條搭在一個三棱體上，這個鏈條奇特就奇特在它是由14個同樣的球串成的。大家可以推測一下，鏈條會出現什么情況呢？

圖4-9 “不足為奇的奇跡”

吊在下面的部分和斜面上的部分能不能保持平衡，這個問題很關鍵。如果可以，那一切都說得通，即右側的兩個球和左側的四個球能互相平衡。但如果不能的話，由于沒有達到平衡的穩定狀態，鏈條一定會自動尋求平衡穩定的狀態，即下滑運動，而且由于每次雖然都有小球滑下來，但與之相連的小球又會補充到它原來的位置，這樣是永遠也無法達到平衡的。通過我們日常生活的觀察就會知道，鏈條如果是搭在三棱體上，那么它是不會自動滑落的，不產生運動的狀態一定是平衡態，也就是說，右側的兩個球和左側的四個球奇跡般地實現了平衡，而兩側的球的重量是相差很大的。四個球的拉力竟然和兩個球的拉力持平，這是為什么呢？

通過對這個問題的思考，斯泰芬得出了自己的結論。這個現象在當時看來是很讓人驚詫的，但斯泰芬考慮了另一個角度，因此得出的是另一種不同于當時大多數人的結論。他的思路大概是這樣：由于鏈條是均勻的，它的長度和質量就是成正比的。運用這個將兩種參數聯系起來的方法，他終于得到了如下結論：在這個實驗裝置里，只要左右兩側懸掛的物品的質量與左右兩側斜面的長度成正比，此時兩側便可以達到一種平衡的狀態。

有一種比較特殊的情況，就是把其中一個斜面換成垂直面，這還可以推導出另一個十分常用的力學定理：放置在斜面上的物體，如果可以保持不下滑，一定是因為有一個沿斜面向上的力的支撐，這個力與重力形成一個矢量三角形，恰好與斜面側面的三角形是相似的，即該支持力與重力的比，等于斜面的高度和斜面長度的比。

同其他定律一樣，這一條力學定律的發現，也經過了科學家們縝密的思考和細心的推導。在生活中細心觀察的科學家們出于對事物運動的好奇，往往醉心于做各種各樣有趣的實驗，探究力、熱、聲、電、光等自然界中神奇的現象，還飽含著為人類過上更幸福便捷生活的期望。但是，無數歷史經驗啟發我們，任何努力和付出，都需要一些前提條件，那就是興趣的引導和客觀的思考，否則，人們很難摘取勝利果實，也難免漸漸失去動力或誤入歧途。