上海交通大学：《物理异想》课程教学资源（论文资料）“飛”的逐步成長

“飛”的逐步成長 5110829006孫萝莎 【初涉自然】 我們剛剛認識“飛”的時候相必就是小鳥在大自然中飛翔。它們煽動翅膀 然後飛上藍天。從表面上看來能飛和不能飛的區别就在于有沒有一對翅膀。小烏 的翅膀上端呈弧形，空氣流速大，壓強小，翅膀下端的大氣壓大于上端的大氣壓， 使小烏能夠飛上藍天。當然還有另一些重要因素，如小鳥的骨骼、肌肉、外型等。 【小試牛刀】 風筝、飛機等人造物開始在空中馳騁時，我們便是對飛開始了探索之旅。 利用對鳥的認知，運用上下表面壓力差能使物體上升的原理，出現了在空中的各 類飛行物。真正的飛行就需要有起落装置、動力装置等很多設備。飛機的升力絕 大部分是由機翼產生，尾翼通常產生負升力，飛機其他部分產生的升力很小，一 般不考慮。空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機翼上、下表面流 過，在機翼後緣重新彙合向後流去。機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速 加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用，流管變粗，流速减慢，壓力 增大。于是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直于相對氣流方向的壓力差的總和 就是機翼的升力。隨後火箭的升空是作用力與反作用力的牛頓原理，利用燃料燃 燒時產生的巨大推力飛上去。飛船在太空中的飛行則是靠萬有引力使其保持在軌 道上。當飛船需要變軌或向某一方向飛行時，噴出氣體，獲得反冲力飛行。 【望影揣情】 望著大自然神奇的物種飛行，望著人類自己發明的飛行物飛行，那麽我們 人呢？電視、電影中也許會有些人物飛行的情景。現實中的我們何嘗不是躍躍欲 試呢！然而殘酷的現實證實了這是不可能的任務。人的體型不利于减少空氣的阻 力，缺乏對地磁場的感應能力，骨頭中有髓而不爲空，質量與體積比與烏類比起 來相差很大。人一旦離開地面，就會被地心引力拉回地面，而不像其它飛行器一 樣克服重力完成飛行。 【前途未萄】 在對“飛”進行了一些實踐性的研究後，人們已經不滿足于空間上的飛行。 人類開始進行理論上分析時間上的飛行。至今爲止最快的速度是光速爲大家所認 可。到底我們能否飛到未來或是過去呢？雖然時間旅行在某些領域被認爲是歪理 學說，但是不得不承認我們所知甚少，存在絕對的可能性。時間上的飛行意味著 我們要經過第四維。物理學家們也在思考時光隧道，但我們的角度不同。我們想 搞清過去或未來的通道是否存在于自然規律中。目前有一種假說稱作蟲洞。蟲洞 無處不在，只是蟲洞非常小，存在于時空的隱蔽處和缝隙裹。如同一個三維的物

“飛”的逐步成長 5110829006 孫夢莎 【初涉自然】 我們剛剛認識“飛”的時候相必就是小鳥在大自然中飛翔。它們煽動翅膀 然後飛上藍天。從表面上看來能飛和不能飛的區別就在于有沒有一對翅膀。小鳥 的翅膀上端呈弧形，空氣流速大，壓強小，翅膀下端的大氣壓大于上端的大氣壓， 使小鳥能夠飛上藍天。當然還有另一些重要因素，如小鳥的骨骼、肌肉、外型等。 【小試牛刀】 風筝、飛機等人造物開始在空中馳騁時，我們便是對飛開始了探索之旅。 利用對鳥的認知，運用上下表面壓力差能使物體上升的原理，出現了在空中的各 類飛行物。真正的飛行就需要有起落裝置、動力裝置等很多設備。飛機的升力絕 大部分是由機翼産生，尾翼通常産生負升力，飛機其他部分産生的升力很小，一 般不考慮。空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機翼上、下表面流 過，在機翼後緣重新彙合向後流去。機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速 加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用，流管變粗，流速減慢，壓力 增大。于是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直于相對氣流方向的壓力差的總和 就是機翼的升力。隨後火箭的升空是作用力與反作用力的牛頓原理，利用燃料燃 燒時産生的巨大推力飛上去。飛船在太空中的飛行則是靠萬有引力使其保持在軌 道上。當飛船需要變軌或向某一方向飛行時，噴出氣體，獲得反沖力飛行。 【望影揣情】 望著大自然神奇的物種飛行，望著人類自己發明的飛行物飛行，那麽我們 人呢？電視、電影中也許會有些人物飛行的情景。現實中的我們何嘗不是躍躍欲 試呢！然而殘酷的現實證實了這是不可能的任務。人的體型不利于減少空氣的阻 力，缺乏對地磁場的感應能力，骨頭中有髓而不爲空，質量與體積比與鳥類比起 來相差很大。人一旦離開地面，就會被地心引力拉回地面，而不像其它飛行器一 樣克服重力完成飛行。 【前途未蔔】 在對“飛”進行了一些實踐性的研究後，人們已經不滿足于空間上的飛行。 人類開始進行理論上分析時間上的飛行。至今爲止最快的速度是光速爲大家所認 可。到底我們能否飛到未來或是過去呢？雖然時間旅行在某些領域被認爲是歪理 學說，但是不得不承認我們所知甚少，存在絕對的可能性。時間上的飛行意味著 我們要經過第四維。物理學家們也在思考時光隧道，但我們的角度不同。我們想 搞清過去或未來的通道是否存在于自然規律中。目前有一種假說稱作蟲洞。蟲洞 無處不在，只是蟲洞非常小，存在于時空的隱蔽處和縫隙裏。如同一個三維的物

質存在裂缝，同樣作爲第四維的時間也存在裂缝褶皺空洞，但是太小我們無法捕 捉（在此不詳述，避免科普變爲科幻）。從目前的光速最快以及像“祖父悖論” 的各種悖論可以推出飛到過去應該是不可行的。但是飛到未來卻存在著無限的可 能性。因爲縱然不能超越光速，以接近于光速的速度旅行可以送達未來世界。雙 生子效應已經在1971年由科學家利用原子鍾繞地球一圈證實。由此得速度變快 時，時間就會慢下來。從而理論上是可以飛到未來的。希望偉大的人類能夠用理 論指導實践，讓時間上的飛行不再只是一種科幻

質存在裂縫，同樣作爲第四維的時間也存在裂縫褶皺空洞，但是太小我們無法捕 捉（在此不詳述，避免科普變爲科幻）。從目前的光速最快以及像“祖父悖論” 的各種悖論可以推出飛到過去應該是不可行的。但是飛到未來卻存在著無限的可 能性。因爲縱然不能超越光速，以接近于光速的速度旅行可以送達未來世界。雙 生子效應已經在 1971 年由科學家利用原子鍾繞地球一圈證實。由此得速度變快 時，時間就會慢下來。從而理論上是可以飛到未來的。希望偉大的人類能夠用理 論指導實踐，讓時間上的飛行不再只是一種科幻