不正确的发明思路

如果发明家想发明新的技术，为了不使自己陷入毫无意义的空想，他就应该坚持不懈地让自己的思路与力学的定律相符合。不仅不能背离能量守恒定律，还有另外一个定律也不能违背。一旦不重视它，发明家就会钻入死胡同，毫无意义地浪费自己的精力——这就是重心移动定律。

我们提到的这个定律断言，物体（或物体体系）的重心在移动时不可能只在内力的作用下发生改变，如果飞行的炮弹发生爆炸，它的所有被炸碎的碎片在到达地面前，它们共有的重心会一直沿着这个炮弹的重心应该移动的方向和路线去运动（假设忽略空气的阻力）。当然也有特殊的情况，如果物体的重心最初就是处于静止状态（物体自身是处于静止），那么任何形式的内力也无法使其重心发生位移。

本书前面我们谈到过，站在地球表面的人不能靠自己的力量使地球移动，哪怕是移动一丁点儿，这个结论也可以用重心定律来解释。人作用于地球的力和地球作用于人体的力都是内力，它们都不能引起地球和人体共同重心的移动，当人回到他在地球表面原来的位置时，地球也回到了它原来的位置。

下面我们列举一个可以受到启发的例子，是关于一种全新形式的飞行器的设计。这个例子说明，如果忽视重心移动定律，发明家会误入怎样的歧途。发明家表示：“假设有一个闭合的由两部分组成的管子（图12），它的水平直线部分为AB，它上边的弧线部分为ACB，在管子里有一种液体不间断地沿着一个方向流动（装在管子里的螺旋桨对它进行推动）。液体在管子弧线部分ACB内流动的时候会产生压向管子外壁的离心力。于是就产生一个方向向上的力P（图13），它不会受到任何反方向力的作用，因为液体在直线形管子AB里的流动没有产生离心力。”发明家由此得出结论：当水流速度足够大时，力量P应该能使整个装置向上抬起。

图12 新型飞行器设计图

图13　朝上运动的力P

图14　为何飞行器飞不起来

发明家的这种观点正确吗？我们甚至不需要仔细研究这个设备，就可以提前判断它不会向上移动，事实上，这里的作用力全部属于内力，因此它们根本不可能使整个系统（指管子、管子内的液体以及使液体流动的机械装置）的重心移动。所以这个装置不可能发生一般性的前进运动。发明家在论证过程中存在一个错误，一个非常重大的疏忽。

我们不难指出发明家错在哪里。他在设计时没有注意到，不仅在液体流动路径的弧线ACB部分可以产生离心力，在液体流动转弯的地方A、B两点之间时也能产生离心力（图14）。虽然这两个曲径并不太长，但转弯却转得很急（曲率半径很小）。而我们知道，转弯越急（曲率半径越小）离心力就越大。因此，在转弯的地方还应有两个向外作用的力Q和R，这两个力的合力向下作用，使力P实现均衡，而发明家把这两个力漏掉了。其实，如果他知道重心移动定律的话，即使他疏漏了这两个力，他也会明白自己的设计根本是不合理的。

达•芬奇在四百多年前的一句名言说得好，力学的定律“制约着工程师和发明家，使他们不能向自己和别人许诺不可能的东西”。