文/水博
关于最近网上一些三峡的争论,让我感触最深的倒不是具体的学术问题,而是我们社会对科学的认知和态度。特别是在北京大学的武际可教授(下称老师)在科学网上发表了那篇《从流体力学看三门峡和三峡大坝》文章之后,更让我对我国社会的科学素养感到忧心忡忡。
刚一看到武老师无理的造谣文章的时候,我非常气愤,曾认为武老师是退休以后,不甘寂寞,不惜通过制造谣言来哗众取宠。所以,写反驳文章用词也比较激烈。后来一些网友给我提意见,说不应该这样对待武老师。冷静下来之后我也反思自己,确实觉得自己的态度有点问题。仔细想来,一个老教师不大可能为了能在社会热点问题上哗众取宠,就不惜败坏自己的学术声誉。因此,应该承认武老师写文章故意造谣哗众取宠的可能性几乎不存在。但是,同时我又不得不接受另一个我非常不愿意看到现实,那就是像武老师这样喜欢炒作三峡的知识分子的基础科学知识和科学素养,居然如此之差。
我觉得一个人的科学素养至少应该包括三部分。实事求是、逻辑推理和不迷信权威。而且,这三部分是紧密相关的。如果你具有实事求是的态度和正确的逻辑推理的能力,你就不大会迷信任何与你逻辑推理的结果相矛盾的“权威”。如果你喜欢盲目的迷信权威,你就不可能同时做到尊重实事,又习惯用严格的逻辑推理进行检验。
具备不迷信权威的科学素养,应该是对一切科技工作者的基本要求。但当我看到武老师的离奇文章在科学网上发表之后,不仅得到了科学网网管的推荐,而且还得到了很多科学网网友的积极支持。这种奇怪的现象,让我们感觉到我国的知识分子的状况真是令人堪忧。
我觉得科学网管和众多网友推荐和支持武老师的原因,恐怕有很大的迷信权威的成分。武老师是我国资深的力学教授,不仅是著名的北京大学数学力学系科班毕业,而且还曾经担任过中国力学学会的副理事长,真可以说是一位我国力学界的元老级人物。这样的力学权威站出来用流体力学知识来解释社会极为敏感的三峡、三门峡问题,大家怎么能不关注?怎么能不相信呢?所以,科学网的网管和很多“高素质”的网友恐怕都是因为相信力学权威的想当然的水平,而完全没料想到一个力学元老,也会出现极低级的专业错误。所以,就不加怀疑的选择了支持。
除此之外,武老师文章的内容也是某种迷信权威的表述。什么“著名力学家伽利略的学生托里拆利(1608-1647)的一项重要工作是他给出了液体在容器底部开孔时,流出射流速度的计算公式,并且作了实验验证。V=(2gh)1/2 ,这里 v是孔口流速,g是重力加速度,h是液面距孔口的高度。这一结果被称为托里拆利定律,之后推广到一般情形,称为伯努利定律。”。我觉得如果我们具备了一定的相关专业知识,不应该只停留在这种认识水平上。
当我看到武老师的这段叙述之后,我从心里就有点不理解武老师。这叫什么“定律”啊?在我看来这不过就是相当于一道大学一年级的普通作业题。只要知道了容器底部的孔口出流速度,应该满足受力等于加速度,再加上知道压强等于流体的受力F=质量乘gh,加速等于速度微分求导dv/dt。然后对等式F=m(dv/dt)变换为mdv=Fdt的两边积分,代入相应的边界条件,就足以推导出这个所谓的“托里拆利定律”公式。
我没有去查历史书,不知道是不是当时的数学水平确实不足以从理论上解决这一问题,所以,当初“托里拆利定律”可能确实算是伟大的发明。不过到了今天,如果我们还停留在几百年前的认识水平,恐怕就有点问题了。在我看来明明是一个简单的力学作业题,怎么能总是当作一个定律来膜拜、背诵呢?
果不其然,凡是把这个简单的孔口出流速度的计算公式当定律来膜拜、套用的同志,都难免会犯错误。而凡是能够靠基本的物理关系,推导出孔口出流速度公式的,都不大可能会出现错误的理解和应用。尽管,武老师至今一直不承认他对“努利定律”的错误使用,但是,却不能否认他在应用这一努利定律时,不仅违背了实事求是的态度,而且逻辑推理也出现了严重的失误。
明显违背事实的地方是,武老师认定水坝建成后水位差的高度h,发生了坝高的变化,违背了大坝通常都是从底孔排水而不是从坝顶上溢流的这样一个基本的事实。违反逻辑推理的地方是,武老师想当然的推论三峡水库的上游入口处的水流,是随着下游孔口流速而变化的。还有三峡大坝蓄水后h增高,但孔口出流的速度不仅不会降低,而是要随着蓄水高度的增加而增加。
按照托里拆利定律,三峡大坝空口出流的速度只应该与水的深度有关,理论上流速是不会随着孔口的大小发生变化的。但如果速度不变,当水库泄水的孔的面积增加时,泄水的流量必然随之增加。这时候尽管出口处的水流速度不会变,但是水库上游入口的河水流速,却必然会发生非常大的变化。因为河水通过大坝的流量已经大幅度增加了。