诗词中的科学

中国是一个诗词王国，从古至今，诗人才子辈出，佳句流传千古。我们从小学诗、读词、吟诗，身边也有不少“小诗人”吧。

诗词看似与科学没有任何关联，前者是感性文人骚客的浅吟低唱，后者是理性学者的研究，但事实上二者有着千丝万缕的联系，诗词中隐藏着很多科学知识呢，我们读诗词也能读出科学来。

坐地日行八万里

“绿水青山枉自多，华佗无奈小虫何！

千村薜荔人遗矢，万户萧疏鬼唱歌。

坐地日行八万里，巡天遥看一千河。

牛郎欲问瘟神事，一样悲欢逐逝波。”

这是中华人民共和国开国领袖、诗人毛泽东所作的七言律诗《送瘟神》（上阕）。该阕描写了血吸虫病两千多年来肆虐中华大地，人们深受血吸虫“瘟神”戕害却又无助的悲惨情状。诗人以东汉名医华佗对血吸虫病无计可施之事说明血吸虫病凶险且由来已久，继而以“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”形容时光流逝。

“坐地日行八万里”不是夸张的说法，而是有科学依据的。

地球上几乎所有的物体（两极点上的物体除外）每天都随地球绕地轴以相同速度作圆周运动，24小时一圈。地球平均半径为6371千米，赤道上的人每天所“走”的路程就等于赤道周长，赤道周长约为4万千米，即8万里，里是中国市制长度单位，所以“坐地日行八万里”的说法是可信的。诗人借地球快速自转描写时光飛逝，写往昔只能仰望苍穹、看斗转星移来表示人们对血吸虫病的无奈。

为什么人随地球以地球自转的速度——1667千米/小时做匀速圆周运动却毫无察觉呢？

这是因为判断一个物体是否运动，要看它相对于参照物的位置是否改变。以山峦树木等作为参照物，坐着或躺着的人的位置没有变化，所以感觉不到自己和山峦树木都在高速运动。

春眠不觉晓

“春眠不觉晓，处处闻啼鸟。

夜来风雨声，花落知多少。”

这首《春晓》是唐朝诗人孟浩然隐居鹿门山时所作，意境优美。诗人以清新活泼的语言描写春天的秀丽景色，抒发内心爱春惜春的情感，墨淡而意浓，景美而情切，给人留下鸟啼无意而落花有情的不尽韵味。

春暖花开，生机勃勃，人们怎么会有“春眠不觉晓”的感觉呢？

“春眠不觉晓”是人们的一种生理感受，通常这种感受叫作春困。冬天气温低，人体皮肤里的毛细血管受到寒冷刺激而收缩，使得血流量减少，而内脏器官的血流量增加，供给大脑的血液量也相对增加，大脑细胞供氧充足，所以人们在冬天感到精神焕发，神清气爽。

到了春天，气温回升，天气变暖，人体生理机能也随之发生变化，皮肤里的毛细血管和毛孔日渐扩张，皮肤内的血液循环加快，血流量比冬季明显增多，而供给大脑的血液和氧气相对减少，造成脑神经细胞兴奋度降低，人的注意力难以集中，因此显得反应迟钝，易感疲劳。

此外，春天太阳直射点逐步北移，白昼变长，黑夜缩短，所以人们常常感到困乏。

海上明月共潮生

“春江潮水连海平，海上明月共潮生。

滟滟随波千万里，何处春江无月明！”

这是唐朝诗人张若虚写的长诗《春江花月夜》中的四句，两现春江，两现明月，两现潮，两现海，交错叠现的景观将人带入一个神奇美妙的境界。“春江潮水连海平，海上明月共潮生”，江潮浩瀚，气势宏伟，明月随潮共生，景象壮观。这两句诗在艺术上是千古绝唱，在科学上说明了海潮与月亮之间存在密切的关系。

海水有规律地涨落，白天的涨落称为“潮”，夜间的涨落称为“汐”，合起来叫做“潮汐”。潮汐现象具体是如何形成的呢？

潮汐是在月球、太阳等天体引力作用下产生的。根据万有引力定律，地球和月球之间有吸引力，它们不停运转，又会产生与引力方向相反的离心力，两个力的大小相等，因此处于平衡状态。但地球表面每个质点受到月球的引力大小不一样，有的质点受到的引力大于离心力，有的质点受到的引力小于离心力，引力与离心力组成的合力就是引起潮汐的引潮力。

地球表面各地距离月球的距离不一样，所以各处海水受到的引潮力也有差异，一般正对着月球的地方受到的引潮力大，而背对着月球的海水受到的引潮力小。地球和月球不断运动，它们之间的距离时远时近，各地海水受到的引潮力因此不断变化，海水时涨时落。

潮汐是非常守时的，几乎和时钟一样准，周期为24小时48分钟。一昼夜大部分海水有一次面向月球，一次背对月球，所以有两次涨落。

潮汐主要是由月球引起的，小部分功劳是太阳的。在满月和新月时，太阳、地球、月球处于同一条线上，这时地球受到的太阳引力和月球引力正好处于两个相反的方向或同一方向，潮汐为高潮；在上弦月或下弦月时，月球的引力对抗太阳的引力，潮汐为低潮。在一个潮汐周期内，太阳、月球、地球三者的相对位置不一样，对潮水产生的影响也不一样。

潮汐变化直接影响着人们的生活，远洋航海、海上捕鱼、海洋工程及沿岸各类生产活动都受潮汐影响。为了掌握潮汐的规律，科学家们对潮汐的研究从未停止过。潮汐中蕴藏着巨大的能量，潮汐发电就是靠潮汐的落差来实现的。

为有暗香来

“墙角数枝梅，凌寒独自开。

遥知不是雪，为有暗香来。”

这是北宋诗人王安石所作的五言绝句《梅花》。诗人以梅花苦寒中坚贞不屈、凌霜傲雪、独放异彩的孤傲品格来隐喻自己不惧仕途多舛依然秉持为国为民的高尚情怀。

雪花飞舞的冬天，人们站在远处如何辨别雪花与梅花呢？梅花会散发出“暗香”。

那“暗香”是如何产生的？梅花花朵会分泌芳香物质，芳香物质的分子时时在空气中做无规则运动。细小的梅花花粉微粒离开梅花花朵进入花枝周围的空气中后，也在空气中做无规则运动。正是梅花芳香物质的分子运动和梅花花粉离开梅花花朵后的运动，使芳香分子在花枝周围飘浮或飘散到远处，从而使人在较远的地方也能嗅到梅花的香气，进而识别出附近绽放的梅花。

日出江花红胜火，春来江水绿如蓝

“江南好，风景旧曾谙。

日出江花红胜火，

春来江水绿如蓝。

能不忆江南？”

这是唐代诗人白居易写的词《忆江南·江南好》。诗人描写在日出时颜色红似火的江岸花儿和平静碧绿的江水，为人们呈现了充满勃勃生机的江南春景。“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”是一句经典名句，不仅描写了绚丽的湖光、花色，意境优美，其中还包含了科学原理。

众所周知，阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七种颜色的光组成，当其早晚照射地球时，光线以斜射角度进入大气层，频率不同的七色光通过大气层时会发生不同程度的折射。频率较高的绿、青、蓝、紫光这四种色光偏折显著且角度依次增大，而频率较低的黄、橙、红三种色光偏折角度相对较小且依次减弱，能更多地穿过大气层到达地面，使人们看到整个天空呈现以红色为主的朝霞或晚霞景象。

日出时，以红色为主的色光照射物体表面，经反射后到人眼里也多为红光，故而出现诗人所见的江岸花儿身披朱衣一派“红胜火”的壮阔晨景。

至于春江水呈现绿色，主要是因为冬天枯水季节，江水流动平缓，有利于绿藻生长，春天含有丰富绿藻的水体将更多绿色的光线反射到人眼，使人们看到绿得如同被蓝草浸染过的春江水。

霜叶红于二月花

“远上寒山石径斜，白云深处有人家。

停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花。”

这是唐朝诗人杜牧所作的七言绝句《山行》，诗中山路、人家、白云、红叶构成一幅动人的山林秋色图。一条石头小路蜿蜒曲折地伸向充满秋意的山峦，在白云飘浮的地方有几户人家。停下车来欣赏这深秋枫林晚景，那火红的枫叶比二月的花还要红。

霜叶红于二月花，这种自然现象是有科学依据的。

在自然界中，绝大多数植物的叶子是绿色的，这是因为绿色植物的叶肉里有大量的绿色小颗粒，生物学上这种颗粒被称为叶绿体。叶绿体内含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等色素，通常叶绿素的含量占绝对优势。色素对阳光中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七种光线的吸收是有选择的，其中叶绿素吸收红光和蓝光较多，而不吸收绿光，还要把它反射出来，因此，我们看到的植物叶子大多是绿色的。

当秋天来临，气温降低，受低温影响，新的叶绿素很难形成，原有的叶绿素逐渐被破坏，而叶黄素却很稳定。绿色减退，黄色便呈现出来，最后大部分植物的“綠衣裳”都换成了“黄色秋装”。

枫树、乌桕树等树种的叶子会变成红色，那是它们体内糖分增多导致的结果。冬天到来前，这些植物为了御寒，将体内一些复杂的有机物转化为糖分。细胞液里的糖分增多后，细胞间隙里的溶液就不易结冰，植物的抗寒能力因此增强。糖分增多，植物叶子里的花青素很容易形成，而花青素使植物叶子呈现红色。

秋天，枫叶中的花青素增多，绿色枫叶逐渐变红，于是出现了“霜叶红于二月花”的美丽景色。

人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开

“人间四月芳菲尽，

山寺桃花始盛开。

长恨春归无觅处，

不知转入此中来。”

白居易为了访古寻春于元和十二年游庐山大林寺，喜见桃树繁花似锦，像一片片红霞，山风送来沁人肺腑的清香，不饮自醉，遂写下这首《大林寺桃花》。

3月上旬，庐山脚下的桃花盛开，而山上大林寺的桃花4月才开，大约晚了1个月。大林寺的桃花比山下的桃花开得迟，是气温垂直差异导致的。

在山地地区，气温随海拔升高而降低，一般来说，海拔每升高100米，气温就降低0.6℃。当山地垂直起伏几千米，气温的垂直差异就更明显。加上植物对气温的适应能力不一样，生长在不同高度地段的植物景观必然会出现差异。

大林寺位于现在的庐山“花径景区”，比山下平原大约高出1100米，气温较山下的九江市低6℃～7℃。庐山地处长江与鄱阳湖之间，江湖水汽郁结，云雾弥漫，日照不足，更使山上气温低，春天当然来得迟了。山上桃树开花时间推迟，所以有了“人间四月芳菲尽、山寺桃花始盛开”的景象。