《力量》评论：物理学至简之道 - 《华尔街日报》

2022年，一名通勤者穿过伦敦千禧桥。图片来源：Jason Alden/Bloomberg过去几十年来，有不少科学类书籍采用单字标题。马克·科尔兰斯基的《鳕鱼》和《盐》，以及达娃·索贝尔的《经度》都是如此。这类书籍向读者承诺，将围绕单一主题展开全面探索。在《牛津英语词典》中，“鳕鱼”、“盐"和"经度"的词条既不冗长也不复杂，分别描述了一种鱼类、一种矿物质和一条地理线。而这些书籍正是围绕这些事物展开。

但在《牛津英语词典》中查阅"力"这个词条，其内容则要长得多。与"时间"或"运动"类似，这个词代表了一个广泛而多样的概念，具有多种用途和意义。亨利·波托斯基的《力》所探讨的内容，甚至超出了《牛津英语词典》庞大定义的预期范围。波托斯基先生是杜克大学工程学荣誉教授，也是一位多产作家，他常从多角度审视单一物件——如牙签、铅笔、书架——提供新颖有时甚至不同寻常的视角。他的这本新书以"力"为组织原则，旨在帮助读者更好地理解像他这样的工程师的工作。

《力》的核心内容是探讨人类与我们生活的物质世界之间日常的物理互动。那些希望深入了解深奥科学概念（如艾萨克·牛顿的"超距作用"或重力与磁力的本质）的读者可能需要另寻他处。波托斯基的书中仅零星散布着几个公式，并未深入探讨量子力学或麦克斯韦方程组。相反，他用精确细致的语言呈现了一系列技术短文和简史。

可以说，在人类建造的大型基础设施中，没有比桥梁更适合进行力学分析的了。1826年，英格兰北部厄威尔河上建成了一座铁链悬索桥。五年后，当74名士兵列队通过时，桥梁突然坍塌。士兵们同步的步伐引发桥面共振，剧烈摇晃后解体。这场灾难揭示了桥梁等结构具有固有频率，当外界振动与其匹配时可能引发灾难性后果。此后工程师们会通过增减关键结构部件的质量来避免此类事件。

佩特罗斯基先生写道，2000年通车的千禧桥设计师们"确保行人同步行走或奔跑产生的垂直作用力频率不会与结构固有频率重合”。但他们忽略了"人类行走时不仅会向下后方施力——在双脚交替时为保持平衡还会产生侧向力"。正是这些相对微弱的行人脚步力，使得伦敦人在桥梁关闭改造前给它起了"摇摆桥"的绰号。

作者还考察了梵蒂冈方尖碑的迁移工程。这座公元前13世纪的高83英尺的纪念碑最初由卡利古拉运抵罗马。1585-86年，教皇西斯都五世为配合圣彼得大教堂建设将其移动了两个街区。佩特罗斯基将现场描述为力学与人力精妙配合的典范：“当方尖碑即将被竖立时，工程师以死刑威胁要求围观群众绝对安静，以便施工人员能听清指挥命令。”

幸运的是，有一个声音被听到了。随着时间推移，移动方尖碑所用的绳索开始打滑并拉长，危及项目的成功。正如作者所写：“突然，人群中一位经验丰富的水手，对绳索的运用及其所能施加的力量有着深刻的理解，他喊道：‘Acqua alle funi’，意大利语意为‘给绳索浇水’。这位老水手知道，弄湿绳索会使它们收缩，就像在海上那样，从而恢复功能。”水手的建议挽救了局面；通过润湿绳索，工人们重新获得了抓力，方尖碑被成功移动到了今天所在的位置。

并非彼得罗斯基先生的所有例子都涉及大型土木工程项目。有一章探讨了“可展开结构”，如折叠伞，根据用途不同，它们有多种配置。他对可伸缩卷尺的设计和操作的讨论表明，这是一项杰出的发明。他揭示了许多巧妙但常被忽视的特点：末端略微可移动的钩子提高了准确性；化学涂层使尺子尽管反复使用仍保持清晰可读；凹形横截面使卷尺足够坚硬以测量房间一侧的跨度，又足够灵活，只需按一下按钮即可卷回外壳中。

在书中散见的个人思考中，彼得罗斯基先生写道，即使在多年教学之后，“我不得不承认，从更广泛的意义上讲，我并不知道工程究竟是什么，也不知道工程师们所做的将他们及其职业联系在一起的事情，或者至少我对此了解不够深入，无法向非工程师的邻居解释我的职业如何融入更大的事物图景。”然而，他广泛的调查揭示了工程师的工作对我们的社会有多么不可或缺。收集的故事既有趣又常常富有启发性。偶尔它们会陷入过多细节，观点变得模糊甚至丢失，但这些低点被高点所抵消。在最佳状态下，彼得罗斯基先生的书让读者意识到我们周围的许多力量，以及工程师如何试图掌握它们。

《后院弹道学》和《保卫你的城堡》等多本书籍的作者格斯特尔先生，是明尼苏达大学科学、技术与医学史项目的成员。

发表于2022年11月26日印刷版，标题为《正确的振动》。