科学小实验漩涡的原理范文1
换言之，大海的涡旋正如原始野性的探戈，是一股圆柱状水团恐怖、疯狂的旋转，能量巨大、有排山倒海之势。自古以来，卷入旋涡就被人们视为灭顶之灾。
不过，这探戈又如大海的健身舞。它和潮汐、海流、波浪一起，使大海免成死水，永保活力和健康。
海峡漩涡
漩涡和涡旋都是指大气或水流中旋转的圆柱状流体，统而称之也无不可。有人把海峡层流中出现的旋转水团称为漩涡，把大洋湍流中出现的旋转水团叫作涡旋，仅此而已。
意大利本土亚平宁半岛和西西里岛之间有个墨西拿海峡，海峡里有个凶险的卡里布迪斯大漩涡。自古以来，无数船只和水手葬身于此。希腊神话中说，是海中女妖塞壬用美色和歌声诱惑了水手，致使航船沉没；如果水手们用蜡封住耳朵不为所动，即可安然通过。
挪威的佛罗埃岛和罗。弗敦岛之间有个萨特峡湾，峡湾中有个狂暴的麦尔斯特伦大漩涡。直径十余米的喇叭状大旋涡一面惊心动魄地嘶鸣，一面高速旋转。任何靠近的船只、盘旋其上的海鸟瞬间便被吸进，即刻便没了踪影。
不过，也正因为惊险的萨特峡湾和麦尔斯特伦大漩涡，才成就了北欧海盗横行欧洲300年(约公元800～1100年)的“伟业”。所谓“穷山恶水出刁民”，这里的峡湾既是海盗们休养生息的家园，又是他们独特轻窄的战船高举龙旗自由驰骋的基地，更是任何胆敢剿灭他们的来犯之敌的地狱。
日本濑户内海与纪伊水道汇合处、德岛县的鸣门与淡路岛之间有个鸣门海峡。海峡里一个大漩涡接着一个大漩涡，飞速旋转惊天动地，最大者直径可达20米。大漩涡的上方即鸣门桥，“涡之道”是位于桥面下部的步行游览道，长约450米。透过玻璃，游人可以在震天的轰鸣声中近距离观察翻天覆地的大漩涡。虽然位于桥上十分安全，观者仍不免心惊胆战，惟恐落入其中。
诸如此类的漩涡还有加拿大维多利亚和美国安吉利斯之间的胡安德雷卡海峡漩涡、英国苏格兰西海岸的侏罗海峡漩涡等等。
这些大漩涡都是海峡里巨大圆柱状水体的狂暴旋转，破坏力巨大，令人惊骇。它们的共同特点是高速度和永驻性，常年可见。
中尺度涡旋
如同小巫之见大巫，更巨大的涡旋则是直径数十乃至数百千米的大洋涡旋。其尺度比大洋环流小、比常见漩涡大，因而被称为中尺度涡旋。它是更疯狂的舞者，动若闪电，来如风去无影。
20世纪50年代以前，经典的物理海洋学认为：大洋表层只有波浪和稳定的环流，内部的海流微弱，深处海水基本稳定；表层的波浪和海流由风的持续作用产生，正所谓风生水起。
1958年，英国海洋学家斯罗华用自由漂浮监测系统监测百慕大海域的底层海流。结果震惊了海洋学界：海流速度比人们预料的快10多倍!传统的风生海流理论根本无法解释该种现象。这是大洋涡旋首次被发现。
1973年，美国发射了载人的“天空实验室”。利用这座航天器，宇航员们拍摄到了墨西哥以东热带海域中的大涡旋。这个大涡旋纵横60～80千米，冷海水从100多米深处不断上涌。
后来人们知道，大洋里的中尺度涡旋旋转速度为5～50厘米／秒，移动的速度为每天2～10千米；从出现到消失，短的只有十几天，长的可达一两年。其旋转方向既有顺时针的，也有逆时针的。而且，大涡旋中往往套着无数小涡旋。
澳大利亚以东、距悉尼约100千米的海中，有个直径约200千米、深度为800～1000米的超大涡旋。那是一个热核涡旋，逆时针旋转，是迄今人类发现的最大中尺度涡旋。
1978年，科学家发现：西班牙和葡萄牙沿岸、深度超过800米处有一个神秘的“地中海涡旋”。那是一个高温高盐的水下涡旋，涡旋中温度较高的咸水来自地中海，故而得名“地中海涡旋”。其直径约100千米、厚度一般为600米左右，含有10亿吨咸水。
被称为“魔鬼三角”的百慕大海域和墨西哥湾流区，从斯罗华开始到1973年，就发现了154个反气旋式大洋涡旋。众所周知，无数舰船飞机和生命葬身于此。
大洋涡旋的身影遍布各处。除了规模超大、寿命有限之外，它还具有随机性强、能量巨大等特点。根据物理海洋学家的估算，其蕴涵的动能竟占了大洋总动能的90％以上，远远大于海流。
成因溯源
关于大海涡旋生成和消失的机理，至今仍是不解之谜。目前主要有以下几种解释：
吸血鬼说经典流体力学认为，涡旋是在湍流中随机形成的，其能量从主流获得。最近，北京大学和美国霍普金斯大学的学者们通过实验和数值模拟发现，涡旋的形成过程像吸血鬼：大涡旋把小涡旋的能量抢夺过来，通过不断“吸血”维持其存在。涡旋消失时则相反，能量从大涡旋向小涡旋传递，最终转化成热能。这种机理有利于建立更好的计算模型，更精确地预测和理解大海涡旋、飓风和气象变化。
蝴蝶效应说这种观点认为：一切混沌或非线性系统，对于初始值的微小变化十分敏感。一只蝴蝶翅膀的扰动，往往导致各种因素的交互叠加，可能导致大范围长期结果的巨大差异。三维流场构成了物理空间的一个非线性系统。若中尺度涡旋的下层流体呈涡旋或反涡旋，且伴有水平辐合或扩散的转动，就会同时螺旋上升或下沉；其上层流体则呈反涡旋或涡旋，形成三维涡旋结构。
引力及地球自转说这种观点认为，由于太阳和月球对地球的万有引力以及地球自转产生的科里奥利力，当太阳和月球在地球的同一侧或位于近地点时，海水将由高纬度区向低纬度区流动，亦即往赤道聚集成洋流。倘若表层洋流的弯曲过大，有些水团极易与母体海流脱离，形成独立的涡旋流，一面旋转一面前进。
内波孤立子说台湾中山大学和中兴大学的专家们通过铝粉微粒追踪法内波水槽实验，确认在大洋内波孤立子的传播过程中，所产生的扰动可导致海水强烈辐合扩散。通过海脊时则会引发涡旋。而且无论上举型还是下沉型孤立内波，都会引发涡旋场。
温差盐差说美国特拉华大学、加州理工学院及中国海洋大学的教授们借助星载传感器研究“地中海涡旋”。他们认为由于地中海的水温低(年平均13.5℃)、盐度高、密度大，大西洋水温高(年平均17℃)、盐度低、密度小，地中海的水团从直布罗陀海峡进入大西洋后将下沉到160米以下，大西洋海水则从上层流入地中海，因而形成许多不断向西旋转的涡旋，其存活期可达两年以上。它们彼此叠加，进而形成超大的、在水下延伸数百英里的地中海涡旋。
海峡摩擦说海峡中靠近海岸的水要比中央的水流动得慢，是因为受到海岸的摩擦阻力。如果海峡本身就呈曲线状，曲线外侧的水通常比曲线内侧的水流动得慢。海峡底部的地形一般很复杂，岩石等障碍物及岛屿同样会产生摩擦阻力，导致海水流速上的差异。这些都会在海峡中产生漩涡。这种观点可以解释海峡漩涡的生成。
功不可没
涡旋是大海疯狂、恐怖的探戈。然而，对于海洋、地球乃至我们这个星球上的生灵来说，涡旋作用巨大、功劳卓著。
涡旋的特点是：涡心的圆周速度为零，动能最小、势能最大；自涡心向外，圆周速度先与半径成正比，达到最大值后，再与半径成反比。因此，涡旋就有两种：一种自上而下把温度高的海面水不断卷入海底，这是热核涡旋；另一种自下而上把温度低的海底水不断翻上海面，被称为冷核涡旋。而且，热核涡旋和冷核涡旋常常毗邻共生。于是，涡旋便能让大海“沸腾”――产生了翻江倒海的搅拌、循环作用。
这种搅拌和循环使大海具有了多种作用：
营养供给器涡旋与海流一起，利用搅拌作用将海洋深处相对较冷且富含微生物和硅藻类营养的水送到海面。在阳光的照射下，浮游生物迅猛增长，小甲壳及小鱼虾类因而繁衍起来，巨鲸大鱼等等也追逐而来，整个海洋食物链便活跃起来、生机勃勃。简言之，涡旋是海洋食物链最基本的营养供给器之一，有效提高了海洋生产力。
热量调节泵作为海洋循环系统的重要部分，涡旋有助于海洋热量对气候的调节作用。因为仅海洋表层3米内的海水所含的热量，就相当于整个大气层的总和。
澳大利亚科学家肯・里奇威等发现：南半球海洋涡旋之间有一个连接纽带，形成一个全球规模的超级大涡旋和“深海通道”。它在三大洋之间输送海水，把热带的海洋热量输送到极地，帮助平衡气候系统。比如，西太平洋暖流就将热量从太平洋传输到印度洋，再传输到北大西洋。北大西洋的“副热带涡旋环流”，则和墨西哥湾流一起，把温暖海水往北传输，使欧洲地区的气温上升了大约5~C。
搅拌增氧机不言而喻，飞速旋转的涡旋剧烈扰动了海水，有利于海水吸收、溶解更多的氧气。这对于困扰太平洋西北沿岸的氧不足问题不无益处。另外，前述热核涡旋在把温度高的海面表层水不断卷入海底的同时，也就把富含在表层水中的空气尤其是氧气输送到海底，增加了底层海水中的氧气，避免了海底低氧水团和海面灾害性赤潮的发生。
垃圾输送带美国加利福尼亚州和夏威夷之间的一个大洋涡旋，竟能将数千英里以外的垃圾逐渐地“吸”过来，形成一个“塑料垃圾大陆”。其面积竟有6个英国大!在这个新大陆的形成过程中，大洋涡旋和海洋环流起到了令人惊异的收集和输运作用。
未解的谜团
涡旋这种大海的探戈，仍然是当代最难解答的科学谜团之一。更广义地说，从地球的河流、湖泊、海洋、大气、磁流体到茫茫宇宙间的射线辐射、电磁场、引力场甚至星云、黑洞等等，涡旋无时不有无处不在。诸如此类的涡旋究竟是因何而生因何而逝?为何来元踪去无影?如此巨大的能量又从何而来?一个接一个的尽是不解之谜。
尽管许多流体力学、物理海洋学、大气物理学、空气动力学、天体物理学等方面的专家都在研究涡旋，人类目前对它们的认识依然非常有限。
科学小实验漩涡的原理范文2
关键词：大跨度桥梁； 大涡模拟；箱梁；漩涡脱落
中图分类号：TU328 文献标识码：A
中国目前正处在大跨度桥梁建设和规划的高潮期.对大跨度桥梁而言，由于包括结构自重在内的恒载在桥梁设计荷载中所占比例一般随着跨度的增大而不断提高，因此采用承载力大，结构重量轻的结构形式，对降低恒载，提高桥梁经济性无疑具有明显优势.采用正交异性板的扁平钢箱梁正是适应这一要求而出现的.另外，对大跨度桥梁而言，桥梁跨度的增大使得桥梁结构的振动频率和阻尼降低，导致结构对风的静力和动力作用变得敏感.在某些条件下，超大跨度桥梁的抗风设计可能成为大桥设计的控制性因素，可能需要开展桥梁抗风的专题研究.
扁平钢箱主梁最先用于英国主跨988 m的Seven桥，目前是大跨度斜拉桥和悬索桥常用的结构形式之一.其抗风性能主要基于风洞试验评价.但风洞试验需要制作模型，费用高，周期长，且由于受风洞试验条件的限制，准确的测量需要非常仔细的工作，有时不同实验室获得的数据可能存在较大的差异.近几年随着CFD技术和计算机速度的提高，越来越多的研究人员采用数值风洞，如桥梁主梁颤振导数的识别[1-4]、气动力模型建立和桥梁气弹响应仿真[5]、桥址风环境等[6].CFD方法无需制作模型，费用低，周期较短，且能方便模拟风对桥梁的实际作用环境，能作为桥梁抗风方案设计的快速评价手段，以及作为风洞试验结果的同步验证，也便于开展桥梁气动性能的流动机理研究.
需要指出的是，虽然CFD在桥梁主梁颤振导数识别中有较多的文献报道，但在主梁气动力系数计算和非定常漩涡脱落上的研究报道较少.其中的原因可能是，气动力系数和非定常漩涡脱落模拟对计算网格和湍流模型的要求非常高，相比而言，颤振导数的识别似乎对网格分辨率和湍流模型的要求明显降低[1].基于雷诺平均的湍流模型对于一般湍流问题误差较大，而桥梁断面绕流实际是复杂的非定常湍流问题，使得基于雷诺时均NavierStokes方程的各种湍流模型在捕捉桥梁钝体绕流非定常和分离流动问题上，难以获得与风洞试验一致的气动特性.本文尝试采用LES研究扁平箱梁绕流场，并以一实际大跨度桥梁主梁为例，通过数值模拟，获得主梁气动力特性和非定常压力场分布特征，揭示箱梁绕流场的微观机理.
1 LES的基本原理和控制方程
LES的基本思想是，湍流流动是由不同尺度的漩涡组成，大尺度的涡旋对湍流能量和雷诺应力的产生以及各种量的湍流扩散起主要作用.大涡的行为强烈地依赖于边界条件，随流动的类型而异.小涡对上述职能的贡献较小，最小的涡主要起耗散作用.在高雷诺数下小涡近似于各向同性，受边界条件影响较小，具有较大的共同性.虽然目前的计算机还不能计算到耗散尺度，但能够小到惯性区尺度，所以可通过离散时间相关的NS方程来确定大涡的行为，而用较通用的模型去模拟小涡的作用.
2.2数值实现
2.2.1计算域网格划分及计算条件
本文CFD模拟以南京三桥主跨主梁标准断面施工阶段为对象，采用1∶60的模型缩尺比，不考虑桥面中央和两侧防撞栏，以及梁底检修车轨道等附属设施.图3为主梁模型和计算域布置示意图，其中来流入口、上侧和下侧边界到主梁断面中心的距离均为13B，下游出口边界到断面中心的距离为26B.沿主梁轴线的计算域深度为0.5B，为提高网格质量，采用分区网格划分策略.图3中主梁断面外侧的区域Z1区外为椭圆形，在主梁断面上共布置340个网格点，物面网格点的布置考虑流动变量变化梯度在物面的大致分布情况，以及不同区域间网格尺寸的协调处理.该区域除断面前后缘尖角很小的扇形区外（见图4），均采用结构化六面体网格划分，保证了网格在前后缘有非常好的正交性.Z2外为椭圆形区域，采用非结构六面体单元，Z3和Z4外均为圆形区域，采用结构化六面体单元；Z6，Z7和Z8均采用非结构六面体网格划分，其中对Z8区网格加密以考虑尾流计算的网格要求.0.5B的计算域深度划分为10个单元，整个计算域划分为816 220个六面体单元.
因0°攻角下所有结果的扭矩系数绝对值均非常小，因此，本文不作比较.特别需要指出的是，即使针对同一桥梁主梁断面开展的风洞试验，2篇文献给出的阻力和升力系数的差别均比较大，如表1所示.其中存在差别的原因可能是多方面的，比如风洞来流背景湍流度对模型的气动力特性的影响，这在圆柱绕流中得到了证实[9].上述差别对传统观点认为风洞试验结果具有唯一性和可靠性，CFD结果一定要与风洞试验对比且取得一致才具有合理性等提出了质疑.因此，在验证CFD方法和结果的可靠性时，应该了解风洞试验条件，并评价风洞试验结果的准确性，从而给出合理的取舍，以便CFD参考.
从表1可见，本文3个时间步的气动力系数和St数间的差别很小，CFD的升力系数值与文献[8]的结果较靠近，而计算的阻力系数值与文献[9]结果较接近.从数值计算工作量和计算精度综合考虑，本文后续计算采用0.001 7无量纲时间长.这样，对应一个主涡脱周期有约200个计算时间步，应能捕捉到非定常流动的较高频率部分.
2.2.3主梁长度的气动力结果检查
考虑计算资源的限制，计算对比了在主梁轴向计算域深度分别为0.5B，1B和1.5B的3种情况.从计算量和可获得的计算资源考虑，对0.5B长度主梁，在主梁展向划分10个网格；对1B和1.5B采用同样的展向网格分辨率，对应展向分别为20和30个网格，全计算域网格的其他参数和布置均与0.5B长度主梁情况相同.计算时间步长采用由上述时间步检查确定的0.001 7无量纲时间步长，得到的展向不同主梁长度的气动三分力系数和St数见表2.
沿流动方向从主梁顶板最前缘8号点向后，平均负压绝对值在减小，并逐渐转变为小的正值，说明沿流动方向压力在恢复，这就存在流动再附的可能性[10].流动从8号点流向22号点，脉动压力系数在不断增大，在22号点达到局部最大值.此后压力脉动值又逐渐减小，一直到接近后缘才又逐渐增大.可见虽然压力脉动RMS值在主梁后缘为最大，但主梁顶板流动平均再附点的RMS值也很大，且较大RMS值的分布区域较宽.由于压力脉动与壁面漩涡结构及沿壁面运动密切相关，在桥面顶板上22号点是较大空间上的压力脉动最大值，反映了此处涡系的强烈非定常运动，可能是上表面流动在顶板前缘点分离所产生的小尺度涡系，在分离点上合并成大尺度漩涡结构，因而在此处诱导处强烈的压力脉动.在22号测点附近，为可能的流动平均再附区域.如以8号点为起点，分离流平均再附长度大概为2.6 H.
上表面顶板迎风侧形成的再附流，在顶板后缘尖角必将再次分离.另外，从下表面压力脉动RMS值分布来看，流动在底板前缘尖角分离后，没有在底板上形成再附.该分离流与顶板后缘的再次分离流混合，组成主梁绕流尾迹，形成复杂的尾流流动.
传统的风洞测压试验是在主梁模型截面内等间距地布设测压孔.由于主梁节段模型内部空间非常有限，特别是前后缘风嘴，因此，这种等间距布设测压孔的做法，其缺点是显而易见的.基于CFD获得的主梁表面脉动压力的平均值和RMS值分布及变化特征，可对风洞试验测压孔的布设提出指导性的建议.从图13及上述分析可知，如果表面压力测量的重点是平均压力，则测压孔应该在主梁轴线的上游侧分布密，特别是上游风嘴上下面、顶板前缘点后的3倍梁高、底板前缘后2倍梁高范围，主梁轴线下游侧压孔可布设得比较稀.由于主梁脉动压力的主要贡献来自于上表面流动再附区域和主梁后缘风嘴，如果风洞试验的重点是确定压力脉动RMS值的分布，测压孔应该在主梁后缘风嘴上下面、顶板后缘点起往前1倍梁高、以及顶板流动平均再附点前1倍梁高和后2倍梁高区域加密.而在上述区域的尖角处、顶板RMS最大值点，测压孔应进一步加密.如果风洞试验Re数变化，或主梁断面形式变化，在风洞试验模型测压孔布置前，建议开展主梁断面绕流的LES分析，通过获得试验Re数下主梁断面的非定常压力分布来确定合理的测压孔布设方案.
5结论
本文基于LES方法模拟了实际大跨度桥梁扁平钢箱梁在Re=1.27×105下的三维绕流场，获得了主梁的气动力特性和表面脉动压力平均值及RMS值分布，得到下述结论：
LES方法能较好地捕捉桥梁主梁绕流的非定常特性，得到的气动力系数随来流攻角的变化与风洞试验结果有相同的趋势性.由于参考的2个试验气动力结果的一致性不太好，本文研究结果的正确性有待进一步证实.
主梁绕流漩涡脱落能量主要集中在一个较宽的频率带宽上，在这个频率带宽上呈现多个峰值涡脱频率，表明三维主梁绕流在展向不同截面上的涡脱不同步性.这样，主梁涡脱不止一个St数，而是一个St数区间.
来流在主梁上游风嘴上下表面后缘分离，下表面分离流在底板上没有形成再附；上表面分离流在距离顶板前缘点下游约2.6倍梁高处形成再附，该再附流在顶板后缘尖角位置再次分离.两股分离流在主梁后缘混合，形成复杂的主梁尾流流动.
在主梁上表面流动再附区周围和后缘风嘴表面的高脉动压力RMS值来源于不同的流动机理.前者是由于分离涡系的合并在再附点形成大尺度漩涡诱导所致；后者是上下游分离流混合在主梁尾迹形成的复杂涡系运动.主梁脉动气动力的主要贡献来自于上表面流动再附区和主梁后缘风嘴表面.
压力系数平均值和RMS值在主梁表面呈现不同的分布形态，风洞试验测压孔的布置应根据所关心的物理量，确定合理的布设稀密度.在风洞试验模型测压孔布置前，开展主梁断面在试验Re数下绕流的LES分析，是确定主梁断面测压孔合理布设的有效途径.
参考文献
[1]ZHU Zhiwen， GU Ming， CHEN Zhengqing.Wind tunnel and CFD study on identification of flutter derivatives of a longspan selfanchored suspension bridge[J].ComputerAided Civil and Infrastructure Engineering，2007，22：541-554.
[2]祝志文，夏昌.钝体矩形断面绕流场机理与主分量分析[J].湖南大学学报：自然科学版， 2012，39（7）：7-13.
[3]祝志文，陈政清.数值模拟桥梁断面的颤振导数和颤振临界风速[J].中国公路学报，2004，15（4）：41-50.
[4]ZHU Zhiwen， CHEN Zhengqing， GU Ming.CFD based simulations of flutter characteristics of ideal thin plates with and without central slot[J].Wind and Structures， 2009， 12（1）：1-19.
[5]祝志文，顾明，陈政清.指数脉冲强迫激励CFD模型运动的气动参数识别法[J] .振动工程学报，2007， 20（2）：133-139.
[6]祝志文，张士宁，刘震卿，等.桥址峡谷地貌风场特性的CFD模拟[J].湖南大学学报：自然科学版， 2011，38（10）：13-17.
[7]SMAGORINSKY J. General circulation experiments with the primitive equations[J]. Monthly Weather Review， 1963，91（3）：99-164.
[8]朱乐东.南京长江三桥主桥结构抗风性能分析与试验研究（三）――节段模型风洞试验研究[R].上海：同济大学土木工程防灾国家重点实验室，2003.
科学小实验漩涡的原理范文3
德谟克利特出生于希腊北部色雷斯的阿布德拉（Abdera）。他的父亲在当地是一位很有资产和地位的人。德谟克利特拜访过埃及，埃塞俄比亚，波斯和印度。据并不确切的史料称，德谟克利特曾就学于阿那克萨戈拉（Anaxagoras），和苏格拉底讨论过哲学。在苏格拉底看来，他就像是奥林匹亚赛会中的一位五项全能竞赛的胜利者。德谟克利特是经验的自然科学家和希腊人中第一个百科全书式的学者（2），在整个希腊文化史上，其博学多才的程度除了亚里士多德，无人能及其项背（3）。虽然公众给了他很高的荣誉，但是他喜欢沉思的生活胜过了活跃的生活,因此婉言谢绝了这些公众的荣誉而渡过了孤独的余生（4）。
据说，留基波曾和巴门尼德一起研究过哲学，但是二者的观点是完全对立的。他认为非存在和存在一样存在，这就是原子和虚空，它们都是事物生成的原因。德谟克利特正是把他的思想加以发展和系统化，使原子论成为体系。
1．原子与虚空
留基波——如果不是德谟克里特的话——试图调和以巴门尼德与恩培多克勒分别为其代表的一元论与多元论而走到了原子论。他们的观点极其有似于近代科学的观点，并且避免了大部分古希腊的暝想所常犯的错误。
亚里士多德说：“但留基波认为他有一种理论，这种理论与感觉一致，不会取消存在物的生成、消灭、运动和多样性。在对现象作了这些说明后，针对坚持存在为一，并认为没有虚空就无运动的人，他宣称虚空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因为严格地说，“存在”就是完全充实。但这样的充实不是一，而是无限多，只是由于体积太小，不能为肉眼所见。它们在虚空中被移动（因为虚空存在着），其结合造成事物的生成，分离导致事物的消灭。在其碰巧接触的地方，它们就动作与承受（因为在那里，它们不是一），当被放在一起且被缠结时，它们也生成。但是，从真正的一，不会生出多，从真正的多，也不会生出一，这是不可能的（325a25-36）"。
德谟克利特扩大了留基波的原子理论，维护了无限地分开事物是不可能的之信仰，从而否定了把存在分解为非存在的思考方式。德谟克利特的原子论是以虚空和原子皆为客观存在的悖论形式来表达的，他认为，万物的本原是原子(原子)和虚空。所谓原子，希腊文的原意就是不可分割性。大概德谟克利特认为原子是由无空隙的、紧密的、坚固的物质所组成的，由于其坚固性而不可能再分割，它既不能从内部破碎也不能从外部破碎。每个原子内部是没有质的区别的、不变的，所以一部分原子不可能比另一部分原子更坚硬，因而相互破碎。事实上原子就是一个巴门尼德式的“一”。而万事万物都是由原子构成的，原子之间存在着虚空。德谟克利特把虚空视为原子存在和运动的根本条件。虚空是原子存在的容器和原子运动的前提。因为在他看来，如果空间都被充满，原子就无法运动，也就不能结合成具体事物。在虚空中运动的原子结合成万物，而原子分离时，事物就消亡。他把虚空和原子都视为万物生成的根本原因。虚空概念的提出是德谟克利特的一大贡献，它是西方哲学史上首次出现“空间”这种理论范畴的萌芽（5）。德谟克利特把现代意义上的空间理解为他的“虚空”，在他看来，空间自身是空虚的、同类的、连续的、无限的。
德谟克利特认为，原子是充满而又坚实的，所以是“存在”；而虚空是空虚而又稀疏的，所以是“非存在”。虚空尽管是非存在，然而它并不是纯粹的虚无，“非存在”并不是不存在，而是相对于有充实性的原子来说，虚空是没有被充实的。“存在”并不比“非存在”多点什么，因为虚空并不比物体少点什么，它们同样都是实在的。德谟克利特之所以具有这样的在我们看来十分诡异的观点是基于这样的思维困惑：对存在可进行无穷可分的观点将导致非存在，而根据巴门尼德的学说，这种非存在是必须被排除的，所以在芝诺看来，根本就不可能对存在进行分割。要么是巴门尼德的不可分割的存在；要么是阿那克萨哥拉的可以无穷尽地分割的存在——二者必居其一（6）。为了回避这种结论，原子论者在“无”前边，在分割的一个有限数字之后，假定了最后“不可分割的形式”的存在。
德谟克利特认为，原子在虚空中处于永恒的运动之中，而原子自身的运动是它的本质特征之一。因此，事物运动的原因不在外力的推动，而就在事物本身之中，这是由原子——本身的属性决定的：球形的原子拖拽着整个物体运动，原子运动是因为它们的本性即是永无静止（406b21-23）。当然，为什么原子自己能运动，这一点德谟克利特尽管到处探索却没能在最终作出解释。但是，在逻辑上而言，由于一切因果式的解释都必定要有一个任意设想的开端，因而，在德谟克利特的原子理论里留下来的原子具有的原始运动而不加以说明的做法就并不能算是缺欠了。
在这一基础之上，德谟克利特还进一步地认为：原子及由原子组成的物体的所有运动都是由动作和承受（activeandpassive）所引起的。他区分了原初的运动（primarymotion）与继起的效果（secondaryeffects），分别称为冲动和反应（impulseandreaction）。这一观点对亚里士多德的动力学观产生了很大的影响。并且，这一思想还引发了德谟克利特的一个猜想：原子在没有受到阻力的时候将做匀速直线运动。牛顿曾经就这一猜想写道：“所有那些古人都知道第一定律（即惯性定律），他们归之于原子在虚空中作直线运动，因为没有阻力，运动极快而永恒（7）”。
原子在数量上是无限多的，甚至于原子的种类也是无限的，在性质上则没有什么区别。为了说明万物在性质上的差异，德谟克利特主张原子在大小和形状上有区别，它们结合时又有次序和位置上的不同（后来的伊壁鸠鲁补充了重量的特征）。这样，在德谟克利特那里，原子在质上是相同的，在量上则存在四种区别：大小、形状、次序和位置。万物之所以会有千差万别的形态，完全是因为其中所包含的原子数量、大小、形状、次序和位置的不同而造成的。在大小上，既然他认为原子是不可分的物质微粒，那么原子应该很小，小到肉眼看不见。在形状上，德谟克利特认为有些原子是球形的，有的光滑，有的粗糙；有的是凹形的，有的是凸形的，有的甚至是带钩的。他认为太阳和月亮就是由光滑的球形原子组成的。构成灵魂的原子和火原子差不多，它们都是由最精细的球形原子组成的，所以，它们具有很大的活动性。
德谟克利特认为原子的不可入性（impenetrable）和具有一种密度的比例（densityproportionate）构成了它们的体积。这一观点影响到了牛顿用密度与体积来定义物体的质量（8）。现代，由于技术理性的进步，质量成为比密度更为基础的一个物理量。但在古代，密度与体积比现代意义上的质量更具有形而上的特征，“他们设定所受作用的本原就是浓聚和稀散（985b14-15）”。
德谟克利特有时也将原子的性质与人对物体的直接感觉联系在一起：“每个不可分的东西超过得越多，也就越重，所以很显然，它也就越热”（326a11）。德谟克利特还试图用原子和虚空的学说来解释许多复杂的自然现象。例如，他认为磁石和铁是由相类似的原子构成的，不过磁石的原子比铁原子更精细，磁石原子之间的空隙比铁原子之间的空隙要大得多，因此磁石原子的活动能力更强。由于原子的运动永远趋向于与它相类似的原子，所以，磁石的原子向铁移动，钻进了铁原子的空隙，使铁原子运动起来，并流向磁石。十分明显，他的这个解释是不符合现代科学的。但是他努力用自然本身的原因来解释自然现象的理性主义精神则是可贵的。
2、漩涡运动说
德谟克利特认为，宇宙之初，在无限的虚空中充满着无限多、大小不一、形状各异的原子，它们向不同方向凌乱运动，相互碰撞（正象现代气体分子的运动理论那样），从而形成一种漩涡运动。在漩涡运动中，相似的原子聚集在一起。这正像在筛子的旋动中，扁豆和扁豆、裸麦和裸麦分别聚拢在一起；波浪把狭长的石块与滚圆的石块分别冲在一起。圆形的、光滑的、最精细的和最活泼的原子结合在一起，形成火元素；钩形的、粗糙的、较大的原子聚集起来，形成土元素。另外一些相同的原子结合起来就成为水、气元素。之后，各种元素再结合成万物。
在漩涡运动中，轻的物体被抛到周围的虚空里；其余重的物质则留在漩涡中心，它们更加紧密地结合而形成最初的球形体。这个球形体由于来自中心的推动力而继续旋转着，邻近的物体不断附着在上面，最初是潮湿的泥沙，后来渐渐干涸，于是地球形成了。
在漩涡运动中被抛向外面的最轻物体燃烧起来，从而发出亮光，日、月、星辰也就产生了。我们生活在其中的世界就是这样形成的。德谟克利特认为，在无限的虚空中，原子形成的漩涡运动不止一个，所以从漩涡中产生的世界不是一个，而是无限。它们的大小各不相同。在一些世界中没有太阳和月亮；在另外一些世界中太阳和月亮比我们这个世界的要大，还有一些世界的太阳和月亮在数量上多于我们这个世界。一些世界有生物，另外一些世界则没有生物。
德谟克利特不但根据原子论详细地论述了世界产生的过程，而且还指出世界也会生长和衰落。他认为，一个世界达到鼎盛时期之后，就会逐渐解体，或者由于碰撞而毁灭。
德谟克利特的天体起源于漩涡的理论在天体演化学上有重要意义。近代哲学家笛卡尔和康德都是在继承他的漩涡说的基础上，提出了以近代科学为根据的新漩涡说。
不仅如此，德谟克利特在论述天体形成过程时，明确地提出了两个重要思想，它们是更值得我们重视。
一个是，他认为世界有无数个，它们是有生有灭的。没有一样东西是从无中来的，也没有一样东西在毁灭之后归于无。因为他看来，原子是永恒的，它们既不会产生，也不会毁灭。用它们构成元素、物质和世界，是属于物质形态的转化。
另一个重要思想是，德谟克利特认为世界的产生、成长和衰亡都遵照一种必然性。他把必然性理解为自然界固有的运动变化的规律及法则，以及事物之间的因果制约关系。在他看来，原子的自身运动是必然的，而由原子结合为一定的物体和结合为全部分繁多样的世界也是必然的，从而宇宙间发生的一切都是必然的，根本不存在偶然的事情。德谟克利特认为，“偶然性”这个概念是人们为了掩盖自己的无知而提出来的。他举例说（9），种橄榄挖地发现了一个宝藏，秃鹰从高空猛扑乌龟而撞破了自己的脑袋，看起来都是偶然的，细究起来，都有必然的原因。既然他认为万物都产生于漩涡运动，所以他就把漩涡视为万物生成的原因，并进一步把漩涡叫做必然性。不过，在现代人看来，承认必然性和规律性的决定论是正确的，但否定偶然性的存在，把一切都视为必然的机械决定论就是不正确的了。
3、影像说
德谟克利特在认识论上继承了恩培多克勒的“流射说”，提出了著名的“影像说”，进一步利用原子说来说明人的认识活动。德谟克利特的影像说对近代西方哲学的经验论产生了较大的影响。
在德谟克里特看来，肉体是由灵魂所推动的（409b1-2），而灵魂也是由原子组成的，生命是从原始的泥土里发展出来的，一个生活体全身处处都有一些火，但是在脑子里或者在胸中火最多。人是宇宙的缩影，因为人含有各种各样的原子。人的呼吸就是不断地把原子从人体中排出去，又不断地从空气中吸入人体，因此呼吸停止，生命便结束。思想也是一种物理的运动过程，且可以造成别的地方运动。他认为，由光滑的圆形原子构成的灵魂既是身体运动的动力，又具有认识的功能。他把灵魂的认识功能分为感觉和理智。感觉的功能由遍布全身的灵魂原子来承担；理智则是由灵魂的一个特殊部分“心灵”来完成的，心灵位于“脑中”。
德谟克利特主张，不管是感觉还是理智的认识，都是由组成外界事物的原子所流出的影像所造成的。在较广泛的意义上而言，“所有的感觉对象都是触觉对象（442b1）”。他认为，一切事物都不断地发射出一种波流，这种波流会把认识对象和眼睛之间的空气压紧，在湿润的眼睛中造成影像，然后影像进入脑子和脑膜，形成关于形状和颜色的视觉。他用同样的办法解释了听觉和其他感觉的产生。总之，他认为，感觉和思想生成于从外部世界所进入的影像。如果没有影像撞击，那么，任何人都不可能有感觉和思想。
德谟克利特尽管认为感觉是由事物的影像造成的，但他并不认为所有感觉都是对事物的性质忠实写照。只有关于形状和大小的感觉是反映事物本身的形状和大小的。因为原子本身有形状和大小，由它们构成物体也有形状和大小。有些性质如重量、密度与硬度实际上是在客体之内固有的。除此之外，“甜是从俗约定的，苦是从俗约定的，热是从俗约定的，冷是从俗约定的，颜色是从俗约定的，实际上只有原子和虚空”（10）。因为原子本身并不存在颜色、滋味和冷热的区别，所以由它们组成的物体本身也没有颜色、滋味和冷热的区别。但是，德谟克利特也没有把颜色、滋味和冷热等感觉完全视为主观自生的。相反地，他认为，它们的产生是有一定的客观基础的，这就是原子的形状和大小。例如，粗糙的原子会造成黑色的感觉（442b12-13），光滑的原子会产生白色的感觉；钩状原子产生辛辣的滋味，中等圆形原子产生甜的滋味。这样，德谟克利特在西方哲学史上最先提出两种性质学说。这种学说认为，物体的形状、大小、结构和运动等是第一性质，它们是物体本身固有的，关于它们的感觉是这些性质本身的“肖像”；颜色、气味、滋味等是第二性质，它们不是物体本身固有的，关于它们的感觉不是物体本身性质的“肖像”。这一学说为近代许多哲学家和科学家（11）如维维斯（Vives）、桑切斯（Sanchez）、蒙田（Montaigne）康帕尼拉（Campanella）、布鲁诺、伽利略、波义耳、牛顿、洛克等所主张，特别是洛克，他对这一观点发展到了淋漓至尽的地步。由于这一观念涉及到人与自然的关系（12）、人与上帝的关系、人在宇宙中的地位问题，它对现代科学观念的发展产生了广泛的影响。特别是在现代物理学的动力因取代古代世界的目的因上，德谟克利特的这一思想显得更为珍贵。
德谟克利特不仅认识到感觉具有主观因素，而且也认识到感觉的局限性。德谟克利特称感觉为“暗昧的认识”，而把理性（思想）称为“真实的认识”（13）：“有两种认识，真实的认识和暗昧的认识。属于后者的是视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。但是真实的认识与这完全不同”。“当暗昧的认识在细微的领域中再也看不到、再也听不见、再也闻不出、再也尝不到、再也摸不到、而研究又必须精确的时候，真实的认识就参加进来了，它有一种更精致的工具”。他这里说的细微领域就是指构成的物体原子和虚空。原子和虚空是用感官无法把握的，所以只能用理智去认识。因为原子和虚空是物体的本原，所以他把通过理智得来的关于原子和虚空的知识称为真实的知识，并认为可以作为真理的尺度。相对而言，通过感觉得来的关于物体的知识，他称为虚假的知识，并且认为它没有能力正确地判别真假。
但是，德谟克利特也并不认为两种知识是完全对立和割裂开来的。他曾以感觉与理智对话的方式指出：“可怜的理智，你从我们这里获得证据，又想抛弃我们吗？我们被抛掉了，你也就了”。这表明理性主义与经验主义在德谟克利特的思维中得到了汇合，他已经认识到理性的认识高于感性的认识，只有它才能如实地认识事物，但他也在同时清醒地看到，理性的认识离不开感性的认识，理性必须以感觉为出发点，只有这样才能够保证理性不陷入空想。
4、结束语
从德谟克利特、伊壁鸠鲁、鲁克莱修到道尔顿，原子作为宇宙之砖，以其不可分性而最终上升为科学本体论的基石。另一方面，将虚空作为存在提出，在人类思想史上也产生了重大的影响，因为它直接涉及到运动与物质的不可分割性。在本体论的意义上，虚空不再只是原子之间的空隙、原子运动的场所（14），它只能被理解是一种客观存在着的、非实体化的、连续态的“无”。列宁在《哲学笔记》中写道（15）：“一是古老的原子(和虚空)的原则。虚空之被认为是运动的泉源，不仅由于地方空着这个意思，而且还由于它包含有‘更深一层的思想：在否定的东西中一般都包含着生成的根据，自己运动的不安根据’”。虚空范畴在历史上的演化轨迹也使我们将目光于亚里士多德的“天然处所”的猜测，即轻的东西上升，因为天是它的天然处所；重的东西下降，因为地是它的天然处所。德谟克里特理论逻辑发展的结果便似乎是牛顿的绝对空间的理论，问题仅是在于这种理论遇到的困难乃是必须把实在归之于“不存在”。尽管如此，原子论派的世界要比任何其他古代哲学家的世界都更接近于实际的世界。
德谟克里特认为，宇宙之中并没有目的，只有被机械的法则所统驭着的原子。他不相信流俗的宗教，也反驳过阿那克萨哥拉的nous。他对于漩涡加以机械的解释而不以心的作用来解释。
德谟克里特提出了前苏格拉底自然哲学最系统,且适于一切物体的理论（325a1）。原子论和影像论的学说，是前苏格拉底自然哲学的终结，它使德谟克利特步上了希腊唯物主义思想的高峰。德谟克里特的原子论和柏拉图的相论、亚里士多德的哲学体系合称为希腊哲学的三大体系。原子论对后来哲学和科学的发展都产生过深远的影响。我们现在在物质的“基本结构粒子”方面所知道的东西要比德谟克里特所知道的多得多。然而，我们不知道，他的粒子概念还将把我们引向多远（16）。在我们看来，以下问题是值得考虑的：物质是否有最终的基本粒子？这些基本粒子的始基何在？究竟有没有这样一种始基？
参考文献：
苗力田主编。亚里士多德全集。中国人民大学出版社，1991，11，1版。
（1）罗素著，何兆武、李约瑟译。西文哲学史，上卷。商务印书馆，1963，9，1版，96。
（2）《马克思恩格斯全集》，第三卷，人民出版社，1960，1版，146。
（3）彭越、陈立胜著。西方哲学初步。广东人民出版社，1999，5，2版，40。
（4）Democritus(460-370BCE.)TheInternetEncyclopediaofPhilosophy.
utm.edu/research/iep/d/democrit.htm
（5）彭越、陈立胜著。西方哲学初步。广东人民出版社，1999，5，2版，42。
（6）〔德〕乌·罗塞堡著，朱章才译。哲学与物理学。求实出版社，1987，1，1版32。
（7）yan(雁)。力是维持物体运动的原因吗？中国园丁网物理王国。发表时间00.08.2314:36
（8）〔英〕伊萨克·牛顿。自然哲学之数学原理。陕西人民出版社，2001，1，1版,5。
（9）谭鑫田橄榄色的智慧—古希腊哲学漫谈/resource/book/Edu/KPTS/TS004075/0010_ts004075.htm
（10）周辅成编。西方论理学名著选辑上卷。商务印书馆，1964，10，1版72。
（11）埃德温·阿瑟·伯特近代物理科学的形而上基础五、对新形而上学的第一表述——因果性、量、第一性质和第二性质/Resource/GZ/GZWL/WLBL/WLS00006/6249_SR.htm
（12）徐向东伯特《近代物理科学的形而上学基础》译序/post/show.php?op=pap&sid=30
（13）宫雄飞。寻觅唯光论的芳踪。/free/show.asp?id=177
（14）王齐。虚空—原子旋涡论。/
（15）《列宁全集》第38卷。人民出版社1959年版，116。
科学小实验漩涡的原理范文4
德谟克利特出生于希腊北部色雷斯的阿布德拉（ abdera ）。他的父亲在当地是一位很有资产和地位的人。德谟克利特拜访过埃及，埃塞俄比亚，波斯和印度。据并不确切的史料称，德谟克利特曾就学于阿那克萨戈拉（anaxagoras），和苏格拉底讨论过哲学。在苏格拉底看来，他就像是奥林匹亚赛会中的一位五项全能竞赛的胜利者。德谟克利特是经验的自然科学家和希腊人中第一个百科全书式的学者（2），在整个希腊文化史上，其博学多才的程度除了亚里士多德，无人能及其项背（3）。虽然公众给了他很高的荣誉，但是他喜欢沉思的生活胜过了活跃的生活, 因此婉言谢绝了这些公众的荣誉而渡过了孤独的余生（4） 。
据说，留基波曾和巴门尼德一起研究过哲学，但是二者的观点是完全对立的。他认为非存在和存在一样存在，这就是原子和虚空，它们都是事物生成的原因。德谟克利特正是把他的思想加以发展和系统化，使原子论成为体系。
1．原子与虚空
留基波——如果不是德谟克里特的话——试图调和以巴门尼德与恩培多克勒分别为其代表的一元论与多元论而走到了原子论。他们的观点极其有似于近代科学的观点，并且避免了大部分古希腊的暝想所常犯的错误。
亚里士多德说：“但留基波认为他有一种理论，这种理论与感觉一致，不会取消存在物的生成、消灭、运动和多样性。在对现象作了这些说明后，针对坚持存在为一，并认为没有虚空就无运动的人，他宣称虚空是非存在，而存在的任何一部分都不是非存在；因为严格地说，“存在”就是完全充实。但这样的充实不是一，而是无限多，只是由于体积太小，不能为肉眼所见。它们在虚空中被移动（因为虚空存在着），其结合造成事物的生成，分离导致事物的消灭。在其碰巧接触的地方，它们就动作与承受（因为在那里，它们不是一），当被放在一起且被缠结时，它们也生成。但是，从真正的一，不会生出多，从真正的多，也不会生出一，这是不可能的（ 325a25-36 ）"。
德谟克利特扩大了留基波的原子理论，维护了无限地分开事物是不可能的之信仰，从而否定了把存在分解为非存在的思考方式。德谟克利特的原子论是以虚空和原子皆为客观存在的悖论形式来表达的，他认为，万物的本原是原子 (原子) 和虚空。所谓原子，希腊文的原意就是不可分割性。大概德谟克利特认为原子是由无空隙的、紧密的、坚固的物质所组成的，由于其坚固性而不可能再分割，它既不能从内部破碎也不能从外部破碎。每个原子内部是没有质的区别的、不变的，所以一部分原子不可能比另一部分原子更坚硬，因而相互破碎。事实上原子就是一个巴门尼德式的“一”。而万事万物都是由原子构成的，原子之间存在着虚空。德谟克利特把虚空视为原子存在和运动的根本条件。虚空是原子存在的容器和原子运动的前提。因为在他看来，如果空间都被充满，原子就无法运动，也就不能结合成具体事物。在虚空中运动的原子结合成万物，而原子分离时，事物就消亡。他把虚空和原子都视为万物生成的根本原因。虚空概念的提出是德谟克利特的一大贡献，它是西方哲学史上首次出现“空间”这种理论范畴的萌芽（5）。德谟克利特把现代意义上的空间理解为他的“虚空”，在他看来，空间自身是空虚的、同类的、连续的、无限的。
德谟克利特认为，原子是充满而又坚实的，所以是“存在”；而虚空是空虚而又稀疏的，所以是“非存在”。虚空尽管是非存在，然而它并不是纯粹的虚无，“非存在”并不是不存在，而是相对于有充实性的原子来说，虚空是没有被充实的。“存在”并不比“非存在”多点什么，因为虚空并不比物体少点什么，它们同样都是实在的。德谟克利特之所以具有这样的在我们看来十分诡异的观点是基于这样的思维困惑：对存在可进行无穷可分的观点将导致非存在，而根据巴门尼德的学说，这种非存在是必须被排除的，所以在芝诺看来，根本就不可能对存在进行分割。要么是巴门尼德的不可分割的存在；要么是阿那克萨哥拉的可以无穷尽地分割的存在——二者必居其一（6）。为了回避这种结论，原子论者在“无”前边，在分割的一个有限数字之后，假定了最后“不可分割的形式”的存在。
德谟克利特认为，原子在虚空中处于永恒的运动之中，而原子自身的运动是它的本质特征之一。因此，事物运动的原因不在外力的推动，而就在事物本身之中，这是由原子——本身的属性决定的：球形的原子拖拽着整个物体运动，原子运动是因为它们的本性即是永无静止（406b21-23）。当然，为什么原子自己能运动，这一点德谟克利特尽管到处探索却没能在最终作出解释。但是，在逻辑上而言，由于一切因果式的解释都必定要有一个任意设想的开端，因而，在德谟克利特的原子理论里留下来的原子具有的原始运动而不加以说明的做法就并不能算是缺欠了。
在这一基础之上，德谟克利特还进一步地认为：原子及由原子组成的物体的所有运动都是由动作和承受（active and passive）所引起的。他区分了原初的运动（primary motion）与继起的效果（secondary effects），分别称为冲动和反应（impulse and reaction）。这一观点对亚里士多德的动力学观产生了很大的影响。并且，这一思想还引发了德谟克利特的一个猜想：原子在没有受到阻力的时候将做匀速直线运动。牛顿曾经就这一猜想写道：“所有那些古人都知道第一定律（即惯性定律），他们归之于原子在虚空中作直线运动，因为没有阻力，运动极快而永恒（7）”。
原子在数量上是无限多的，甚至于原子的种类也是无限的，在性质上则没有什么区别。为了说明万物在性质上的差异，德谟克利特主张原子在大小和形状上有区别，它们结合时又有次序和位置上的不同（后来的伊壁鸠鲁补充了重量的特征）。这样，在德谟克利特那里，原子在质上是相同的，在量上则存在四种区别：大小、形状、次序和位置。万物之所以会有千差万别的形态，完全是因为其中所包含的原子数量、大小、形状、次序和位置的不同而造成的。在大小上，既然他认为原子是不可分的物质微粒，那么原子应该很小，小到肉眼看不见。在形状上，德谟克利特认为有些原子是球形的，有的光滑，有的粗糙；有的是凹形的，有的是凸形的，有的甚至是带钩的。他认为太阳和月亮就是由光滑的球形原子组成的。构成灵魂的原子和火原子差不多，它们都是由最精细的球形原子组成的，所以，它们具有很大的活动性。
德谟克利特认为原子的不可入性（impenetrable）和具有一种密度的比例（density proportionate）构成了它们的体积。这一观点影响到了牛顿用密度与体积来定义物体的质量（8）。现代，由于技术理性的进步，质量成为比密度更为基础的一个物理量。但在古代，密度与体积比现代意义上的质量更具有形而上的特征，“他们设定所受作用的本原就是浓聚和稀散（985b14-15）”。
德谟克利特有时也将原子的性质与人对物体的直接感觉联系在一起：“每个不可分的东西超过得越多，也就越重，所以很显然，它也就越热”（ 326a11）。德谟克利特还试图用原子和虚空的学说来解释许多复杂的自然现象。例如，他认为磁石和铁是由相类似的原子构成的，不过磁石的原子比铁原子更精细，磁石原子之间的空隙比铁原子之间的空隙要大得多，因此磁石原子的活动能力更强。由于原子的运动永远趋向于与它相类似的原子，所以，磁石的原子向铁移动，钻进了铁原子的空隙，使铁原子运动起来，并流向磁石。十分明显，他的这个解释是不符合现代科学的。但是他努力用自然本身的原因来解释自然现象的理性主义精神则是可贵的。
2、漩涡运动说
德谟克利特认为，宇宙之初，在无限的虚空中充满着无限多、大小不一、形状各异的原子，它们向不同方向凌乱运动，相互碰撞（正象现代气体分子的运动理论那样），从而形成一种漩涡运动。在漩涡运动中，相似的原子聚集在一起。这正像在筛子的旋动中，扁豆和扁豆、裸麦和裸麦分别聚拢在一起；波浪把狭长的石块与滚圆的石块分别冲在一起。圆形的、光滑的、最精细的和最活泼的原子结合在一起，形成火元素；钩形的、粗糙的、较大的原子聚集起来，形成土元素。另外一些相同的原子结合起来就成为水、气元素。之后，各种元素再结合成万物。
在漩涡运动中，轻的物体被抛到周围的虚空里；其余重的物质则留在漩涡中心，它们更加紧密地结合而形成最初的球形体。这个球形体由于来自中心的推动力而继续旋转着，邻近的物体不断附着在上面，最初是潮湿的泥沙，后来渐渐干涸，于是地球形成了。
在漩涡运动中被抛向外面的最轻物体燃烧起来，从而发出亮光，日、月、星辰也就产生了。我们生活在其中的世界就是这样形成的。德谟克利特认为，在无限的虚空中，原子形成的漩涡运动不止一个，所以从漩涡中产生的世界不是一个，而是无限。它们的大小各不相同。在一些世界中没有太阳和月亮；在另外一些世界中太阳和月亮比我们这个世界的要大，还有一些世界的太阳和月亮在数量上多于我们这个世界。一些世界有生物，另外一些世界则没有生物。
德谟克利特不但根据原子论详细地论述了世界产生的过程，而且还指出世界也会生长和衰落。他认为，一个世界达到鼎盛时期之后，就会逐渐解体，或者由于碰撞而毁灭。
德谟克利特的天体起源于漩涡的理论在天体演化学上有重要意义。近代哲学家笛卡尔和康德都是在继承他的漩涡说的基础上，提出了以近代科学为根据的新漩涡说。
不仅如此，德谟克利特在论述天体形成过程时，明确地提出了两个重要思想，它们是更值得我们重视。
一个是，他认为世界有无数个，它们是有生有灭的。没有一样东西是从无中来的，也没有一样东西在毁灭之后归于无。因为他看来，原子是永恒的，它们既不会产生，也不会毁灭。用它们构成元素、物质和世界，是属于物质形态的转化。
另一个重要思想是，德谟克利特认为世界的产生、成长和衰亡都遵照一种必然性。他把必然性理解为自然界固有的运动变化的规律及法则，以及事物之间的因果制约关系。在他看来，原子的自身运动是必然的，而由原子结合为一定的物体和结合为全部分繁多样的世界也是必然的，从而宇宙间发生的一切都是必然的，根本不存在偶然的事情。德谟克利特认为，“偶然性”这个概念是人们为了掩盖自己的无知而提出来的。他举例说（9），种橄榄挖地发现了一个宝藏，秃鹰从高空猛扑乌龟而撞破了自己的脑袋，看起来都是偶然的，细究起来，都有必然的原因。既然他认为万物都产生于漩涡运动，所以他就把漩涡视为万物生成的原因，并进一步把漩涡叫做必然性。不过，在现代人看来，承认必然性和规律性的决定论是正确的，但否定偶然性的存在，把一切都视为必然的机械决定论就是不正确的了。
3、影像说
德谟克利特在认识论上继承了恩培多克勒的“流射说”，提出了著名的“影像说”，进一步利用原子说来说明人的认识活动。德谟克利特的影像说对近代西方哲学的经验论产生了较大的影响。
在德谟克里特看来，肉体是由灵魂所推动的（409b1-2），而灵魂也是由原子组成的，生命是从原始的泥土里发展出来的，一个生活体全身处处都有一些火，但是在脑子里或者在胸中火最多。人是宇宙的缩影，因为人含有各种各样的原子。人的呼吸就是不断地把原子从人体中排出去，又不断地从空气中吸入人体，因此呼吸停止，生命便结束。思想也是一种物理的运动过程，且可以造成别的地方运动。他认为，由光滑的圆形原子构成的灵魂既是身体运动的动力，又具有认识的功能。他把灵魂的认识功能分为感觉和理智。感觉的功能由遍布全身的灵魂原子来承担；理智则是由灵魂的一个特殊部分“心灵”来完成的，心灵位于“脑中”。
德谟克利特主张，不管是感觉还是理智的认识，都是由组成外界事物的原子所流出的影像所造成的。在较广泛的意义上而言，“所有的感觉对象都是触觉对象（ 442b1）”。他认为，一切事物都不断地发射出一种波流，这种波流会把认识对象和眼睛之间的空气压紧，在湿润的眼睛中造成影像，然后影像进入脑子和脑膜，形成关于形状和颜色的视觉。他用同样的办法解释了听觉和其他感觉的产生。总之，他认为，感觉和思想生成于从外部世界所进入的影像。如果没有影像撞击，那么，任何人都不可能有感觉和思想。
德谟克利特尽管认为感觉是由事物的影像造成的，但他并不认为所有感觉都是对事物的性质忠实写照。只有关于形状和大小的感觉是反映事物本身的形状和大小的。因为原子本身有形状和大小，由它们构成物体也有形状和大小。有些性质如重量、密度与硬度实际上是在客体之内固有的。除此之外，“甜是从俗约定的，苦是从俗约定的，热是从俗约定的，冷是从俗约定的，颜色是从俗约定的，实际上只有原子和虚空” （10）。因为原子本身并不存在颜色、滋味和冷热的区别，所以由它们组成的物体本身也没有颜色、滋味和冷热的区别。但是，德谟克利特也没有把颜色、滋味和冷热等感觉完全视为主观自生的。相反地，他认为，它们的产生是有一定的客观基础的，这就是原子的形状和大小。例如，粗糙的原子会造成黑色的感觉（442b12-13），光滑的原子会产生白色的感觉；钩状原子产生辛辣的滋味，中等圆形原子产生甜的滋味。这样，德谟克利特在西方哲学史上最先提出两种性质学说。这种学说认为，物体的形状、大小、结构和运动等是第一性质，它们是物体本身固有的，关于它们的感觉是这些性质本身的“肖像”；颜色、气味、滋味等是第二性质，它们不是物体本身固有的，关于它们的感觉不是物体本身性质的“肖像”。这一学说为近代许多哲学家和科学家（11）如维维斯（vives）、桑切斯（sanchez）、蒙田（montaigne）康帕尼拉（campanella）、布鲁诺、伽利略、波义耳、牛顿、洛克等所主张，特别是洛克，他对这一观点发展到了淋漓至尽的地步。由于这一观念涉及到人与自然的关系（12）、人与上帝的关系、人在宇宙中的地位问题，它对现代科学观念的发展产生了广泛的影响。特别是在现代物理学的动力因取代古代世界的目的因上，德谟克利特的这一思想显得更为珍贵。
德谟克利特不仅认识到感觉具有主观因素，而且也认识到感觉的局限性。 德谟克利特称感觉为“暗昧的认识”，而把理性（思想）称为“真实的认识” （13）：“有两种认识，真实的认识和暗昧的认识。属于后者的是视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。但是真实的认识与这完全不同”。“当暗昧的认识在细微的领域中再也看不到、再也听不见、再也闻不出、再也尝不到、再也摸不到、而研究又必须精确的时候，真实的认识就参加进来了，它有一种更精致的工具”。 他这里说的细微领域就是指构成的物体原子和虚空。原子和虚空是用感官无法把握的，所以只能用理智去认识。因为原子和虚空是物体的本原，所以他把通过理智得来的关于原子和虚空的知识称为真实的知识，并认为可以作为真理的尺度。相对而言，通过感觉得来的关于物体的知识，他称为虚假的知识，并且认为它没有能力正确地判别真假。
但是，德谟克利特也并不认为两种知识是完全对立和割裂开来的。他曾以感觉与理智对话的方式指出：“可怜的理智，你从我们这里获得证据，又想抛弃我们吗？我们被抛掉了，你也就了”。这表明理性主义与经验主义在德谟克利特的思维中得到了汇合，他已经认识到理性的认识高于感性的认识，只有它才能如实地认识事物，但他也在同时清醒地看到，理性的认识离不开感性的认识，理性必须以感觉为出发点，只有这样才能够保证理性不陷入空想。
4、结束语
从德谟克利特、伊壁鸠鲁、鲁克莱修到道尔顿，原子作为宇宙之砖，以其不可分性而最终上升为科学本体论的基石。另一方面，将虚空作为存在提出，在人类思想史上也产生了重大的影响，因为它直接涉及到运动与物质的不可分割性。在本体论的意义上，虚空不再只是原子之间的空隙、原子运动的场所（14），它只能被理解是一种客观存在着的、非实体化的、连续态的“无”。列宁在《哲学笔记》中写道（15）：“一是古老的原子 (和虚空) 的原则。虚空之被认为是运动的泉源，不仅由于地方空着这个意思，而且还由于它包含有‘更深一层的思想：在否定的东西中一般都包含着生成的根据，自己运动的不安根据’”。虚空范畴在历史上的演化轨迹也使我们将目光于亚里士多德的“天然处所”的猜测，即轻的东西上升，因为天是它的天然处所；重的东西下降，因为地是它的天然处所。德谟克里特理论逻辑发展的结果便似乎是牛顿的绝对空间的理论，问题仅是在于这种理论遇到的困难乃是必须把实在归之于“不存在”。尽管如此，原子论派的世界要比任何其他古代哲学家的世界都更接近于实际的世界。
德谟克里特认为，宇宙之中并没有目的，只有被机械的法则所统驭着的原子。他不相信流俗的宗教，也反驳过阿那克萨哥拉的 nous 。他对于漩涡加以机械的解释而不以心的作用来解释。
德谟克里特提出了前苏格拉底自然哲学最系统,且适于一切物体的理论（ 325a1）。原子论和影像论的学说，是前苏格拉底自然哲学的终结，它使德谟克利特步上了希腊唯物主义思想的高峰。德谟克里特的原子论和柏拉图的相论、亚里士多德的哲学体系合称为希腊哲学的三大体系。原子论对后来哲学和科学的发展都产生过深远的影响。我们现在在物质的“基本结构粒子”方面所知道的东西要比德谟克里特所知道的多得多。然而，我们不知道，他的粒子概念还将把我们引向多远（16）。在我们看来，以下问题是值得考虑的：物质是否有最终的基本粒子？这些基本粒子的始基何在？究竟有没有这样一种始基？
科学小实验漩涡的原理范文5
关键词：王晓明心理障碍 抒情性
读完王晓明先生的《潜流与漩涡――论二十世纪中国小说家的创作心理障碍》，不由地感叹这种让人耳目一新的批评方式。那闪光的文字和忧郁的篇章，给我亲切而复杂的感情。不同于时下佶屈聱牙、术语轰炸的理论著作，用流畅而平易的语言阐明事理，将真诚与深度融入其中。更像是一种印象式、感悟式的批评，似“飞鸿踏雪泥”，虽说“泥上偶然留指爪”，可就是这惊鸿一瞥，其文章足以艳惊四座了。
这是一部现代中国作家在“漩涡”中沉浮、挣扎、不能自己的心灵史。从这部心灵史中，我们可以窥见一代知识分子的心路历程。王晓明先生论述作家的角度是独特的：先是对十二位小说家的创作心理障碍进行个案分析，然后从精神层面对造成心理障碍的原因进行了仔细的分析。这种心理分析式的批评文字，它既不同于传统意义上或当代西方心理学的感知范畴，又不同于演绎式的“庸俗社会学”「1的批评。从基本面貌上来看，仍属于社会历史的文化批评范畴，但这并不能说明任何问题，真能说明其批评特点的东西。不是他批评的最终归类，而是他的批评方法和思维特点：“先分析作品，再一步步推论出作者的心态，乃至普遍的文化心理。”「2从而与作家和文本构成了真正的对话关系，建构起熔铸历史与现实，兼及心理与文化而自成一格的批评范式。
其批评的着眼点不在于“创作心理学”，而在于“文化心理学”，无疑更接近于思想的批评而非文本的批评，为我们研究二十世纪中国文学史和精神史开辟了一个新的视角和方法。
王晓明先生的批评方法与其说是弗洛伊德的精神分析，还不如说是传统的“知人论世”、“文如其人”来的贴切，时代和文本之间的中介――作家及其心灵，成为他考察的重点，将自己的阅读感受和生活体验结合起来，以意逆志，层层剖析，是位颇见功力的中国式心理分析师，一个灵魂生活的观察者。
这别具匠心的解读过程，每每让我欲罢不能。每论及一个作家，最后作者的落脚点不约而同地转到了心理层面。他通过对鲁迅“三驾马车”的颠覆，分析了启蒙的社会意识与抒情的个人冲动的冲突，如何生成一种自我压抑甚至是“自我”的力量。这种对鲁迅创作心里矛盾的分析，突破了以往鲁迅研究的格局，而茅盾则是“一个过分顺从理智而窒息了艺术活动的悲剧”「3，。至于张天翼“过于明晰的世界”是“犯了认识论上的幼稚病”。注意到他批评张辛欣、刘索拉和残雪的文字，其中对作家弱点的估计，很是警醒人：“当悲观的情感过于沉重的时候，作者会不会干脆‘看穿一切’，用理智地撤回人生诺言的方式，把自己从失信的痛苦中解脱出来。当阴郁的心境过于强烈的时候，作家会不会干脆转过身去，听凭下意识的愉悦本能，把自己引向快乐的语言游戏？”「4
总之，通过对这些有代表性作家的心理障碍的分析，作者展示了“十二幅艺术创造力的萎缩图”「5深入到连作家自己也未必明确意识到的幽暗世界，从而触及到本世纪中国作家心灵里真正的梦魇：“或者是由于各种理智地考虑而压抑自己的艺术激情，内心发生深刻的分裂，或是遭受不同的环境压力而泯灭内心的激情，心灵变得空空荡荡，更多的情形是二者兼备，在主管错觉和外部环境的压力的双重重压下，一步步丧失艺术创作的活力。”「6用心理分析的方式来切入，无疑给读者提供了一个更好地深入了解作品和作家世界的方式，当然也更贴合中国人的思维特点。
这种历史的宿命，不仅适用于五四时的那代人，同样地适用于今天的许多文人。为了消除这种恐惧，作者不得不提醒 自己保持严肃和警觉，坚持对历史与自我的反思。这种双重反省，既是为了澄清自己纷繁复杂的感受，更是要把“隐踞在文学之河深处”的历史顽症“拉出水面”「7正如有论者所言：“他敞开了本世纪历史现实的苦难与文化失真的悲剧，在作家心理上留下了‘书写’痕迹，并探讨了这重重叠叠的‘书写’，如何使作家形成一种可怕的固定的反应机制。”「8
王晓明批评的一个显著特点是抒情性，或者本质上而言，他是一位抒情的批评家。他在许多场合重复引用法郎士的那句名言：“我所评论的只是我自己，用以强调批评的主观性，自省性，抒情性，也就是强调文学和批评的同一性。”他的整个批评工作，都是在捍卫文学的抒情性和批评的抒情性。“我们内心的抒情冲动那样强烈。”「9人们之所以投入文学创作，就是为了“借抒情来缓解激情的重压。”「10王晓明并不愿把这批评的抒情性性质当做一种需要克服的局限，他甚至直言：“我们没有必要把自己的生命价值全拴在那所谓学术的木桩上。……既然历史已铸就了你那种抒情的批评个性，为什么还要硬给他套上一件思辨的外衣？”「11这很有些“深刻的片面”的味道，但作者执着于抒情的特质也一览无余。
确切来说，王晓明先生的闪光点并不在于理论的归纳与总结，如果你试图从中找到一种切实可行的实用理论，也许你会大失所望，但他所给予的启示恐怕要比任何一种理论都来得真切和深刻。文章飞扬着理性的张力，论说又饱蘸着感情之笔，一气呵成，酣畅淋漓。在文章中倾注了太多的精神和情感，内在的抒情气质和灵魂的自省气质始终贯穿其中。正因为自省的力量过于强烈和执拗，所以他对作家的创作心理投入了更多的关注，对外在环境对人的自由心灵的“异化”问题穷追不舍。
但作者似乎太看重心理障碍了，几乎所有的作家，在他看来，都充满了个性的冲突和心灵的“异化”，这障碍所造就的作品，就真的不足以促使我们去追寻精神的家园吗？心理障碍对艺术作品的影响难道全是消极的吗？再者，一味地审视作家的心理障碍面，并不能窥见其全豹。退一步而言，即使真有着不同程度的心理障碍和精神退化，也不能完全归结于作家。历史传统得承担一部分责任，而所处的时代环境更难逃其咎。心理障碍论，无疑为剖析作家提供了别样的研究视角，但过分拘泥于此，也在一定程度上限制了作者走向更博大的境界。
一个人的学术选择和他的人生选择是紧密相连的，对于王晓明来说，更是如此。潜流也好，漩涡也罢，“锋镝囚牢取次过，依然不废我弦歌。”泥沙俱下的市场经济浪潮下，不改是作者直面人生的勇气和决绝，和他不为名，不为利得批评姿态。
参考文献：
[1][2]王晓明：《潜流与漩涡》，“答黄子平问”，第295页，中国中国社会科学出版社，1991
[3][4][10]王晓明：《潜流与漩涡》，第107页，第208页，第27―28页，中国社会科学出版社，1991
[5][6][7]王晓明：《潜流与漩涡》，《总论：在文学之河的深处》，第291页，第243页，中国社会科学出版社，1991
科学小实验漩涡的原理范文6
美国科学家最新设计的一种微型电池，由硫化锗制成，其花卉外形以更小的空间具有更多的表面结构来存储能量，“纳米花”仅有20-30纳米厚，长100微米，可用于制造智能手机电池。
老鼠经基因改造用于探雷
纽约城市大学对啮齿类动物如老鼠进行基因改造后，可以使其鼻子对普通炸药散发出的气味增加500倍以上的敏感度，而小鼠重量之轻在雷区不会发生引爆，其皮肤下放置的微芯片感应到一点点三硝基甲苯（TNT），便可将信息无线传递到附近的计算机，而该鼠也就成为一名“扫雷先锋”。
“四体”星出现
牛津大学在距地球约5000光年的天鹅座确认了一颗与4颗恒星相伴的行星，这意味着如果你在这颗被称作PH1的行星上，会看见天空中有“4个太阳”。这是人们首次发现此类天体系统，天文学家困惑于该行星如何能在4颗恒星的引力下稳定存在而没有被“撕碎”。
防御生化武器的纳米布料问世
美国多家研究机构，正在为军方开发一种新型制服，其布料用一种新型碳纳米管纤维制成，利用膜上仅几个纳米宽的微孔来 “卡”住生物分子，或干脆膜的“关门”与“剥落”来阻挡更小的化学分子，进而更好地防御芥子气、神经毒气、炭疽等化学和生物武器。
石墨烯“多层糕”成纳米变压器
英国曼彻斯特大学最新研究显示，把单原子层精确地堆叠起来，有望造出大量新型材料和设备，石墨烯及有关单原子厚度晶体为此提供了广阔的选择。研究人员按照期望的顺序，将石墨烯和氮化硼的单原子层晶体一层压一层地堆叠起来，构建出一种“多层糕”，可以作为纳米级的变压器。
微米级“光学漩涡光束”发射器集成阵列面世
英国布里斯托尔大学科学家领导的国际研究团队展示了硅芯片“光学漩涡光束”发射器集成阵列。一般而言，生成“光学漩涡光束”需要透镜和全息摄影等有关光学组件，而布里斯托尔大学发明的新发射器只有几微米大，它们还以硅光波导为基础，因此可以利用标准的集成电路制造技术制成。该阵列被用于通信、传感和微粒操控等领域。
美国成功测试高能微波弹
波音公司负责研发的新概念武器被称为“反电子设备高功率微波先进导弹项目”（CHAMP）。一枚高能微波导弹在目标建筑物上发射出高功率微波，可成功破坏建筑物中的计算机和电子系统，且对建筑物本身结构不会造成破坏。波音公司希望这种导弹未来能够改变现代战争，通过微小的甚至零附带损伤摧毁电子目标。
黑硅太阳能电池转换率达18.2%
美国国家可再生能源实验室（NREL）利用纳米技术，制成了转换效率可达18.2%的黑硅太阳能电池。这一数字相当具有竞争力，而其无论对于传统太阳能电池还是基于纳米线或纳米微粒的新兴太阳能电池都具有巨大影响，因为这是首次证明了借助纳米结构的半导体也能制成性能良好的太阳能电池。有关技术突破也向降低太阳能使用成本迈进了一大步。
用诱导多能干细胞培育出软骨
美国杜克大学医学院利用诱导多能干细胞（iPSCs）成功地在小鼠实验中培育出没有再生能力的软骨，可用于修复组织、研究软骨损伤和骨关节炎病症等。对于关节软骨的日常磨损和外伤，既没有彻底治愈的方法，也没有遏制软骨耗损的疗法，而iPSCs被认为有望成为病人专用人造软骨组织的来源。
