河中石獸會(huì )向上游翻滾嗎

　　近日讀到一篇新聞報道，說(shuō)都江堰河道施工中挖到漢代無(wú)頭石像。報道說(shuō)近年一共挖到包括戰國時(shí)代都江堰之父李冰在內的5尊石像。有人推測它們可能就是歷史記載中的“三神石人”，但無(wú)法確認。報道轉而敘述，史載元代治水專(zhuān)家曾造三十噸重的鐵牛，明代曾鑄造五噸重的鐵龜，目前尚未發(fā)掘到。對此，民俗學(xué)家蔣永志“給出了一個(gè)觀(guān)點(diǎn)，鐵牛與鐵龜并不在魚(yú)嘴下游，而在上游。據他介紹，鐵牛和鐵龜非常重，按照重物在水流中活動(dòng)的規律，越重的東西可能往上移而不是往下游移。因此，他認為這幾件寶物不可能在下游，而是在魚(yú)嘴上游。”

　　十之八九，蔣永志的觀(guān)點(diǎn)“重物在水流中活動(dòng)的規律”來(lái)自初中一年級語(yǔ)文課本，選自紀曉嵐《閱微草堂筆記》的一篇《河中石獸》，相信科學(xué)網(wǎng)大多數人都還大概記得。點(diǎn)此可見(jiàn)原文及譯文(鏈接：中國百科網(wǎng))

　　該文大意是說(shuō)，滄州一座廟里的石獸，估計是石獅子之類(lèi)，多年前沉入了河中，下游找了十多里沒(méi)找到。廟里的教書(shū)先生說(shuō)石重沙輕，肯定在原處的泥沙下面。而一老水手則說(shuō)肯定在上游，因為水會(huì )把石像底部朝向上游方向的沙子沖走，形成坑穴，導致石像向上游翻滾。故事最后說(shuō)果然在上游幾里外找到石像。

　　“河里的石獅子能向上游走十幾里”，你信嗎?但是多數語(yǔ)文老師還會(huì )手腳并用，連比帶畫(huà)地為那些處于驚訝和渴求知識的幼小的心靈解釋其背后的物理原理。“老水手”，“實(shí)踐出真知”嘛。我現在仍然記得當時(shí)自己因為無(wú)論如何不能理解這些艱深智慧而感到自慚形穢。

　　然而，這是真的嗎?這么重要的一個(gè)現象，為什么多年的學(xué)習當中再也沒(méi)有遇到過(guò)類(lèi)似的描述?有人質(zhì)疑過(guò)嗎?有人做過(guò)實(shí)驗嗎?這篇課文仍然在初中的語(yǔ)文課本中嗎?

　　“實(shí)驗是檢驗理論的唯一標準”，真的有中學(xué)語(yǔ)文老師做過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)驗。在“中國教師梁恕儉”的博客中《你懷疑過(guò)“河中石獸”嗎》一文提到，有位教師把磚頭放到沙子上模擬這個(gè)河中石獸的情景，然后用手挖去一面的沙子，結果呢，磚頭根本不會(huì )翻轉，而是直接整體滑到坑里，更不可能“翻滾到上游”。梁老師還畫(huà)了一個(gè)示意圖，做了石塊的翻動(dòng)的受力分析，否定了石像向上游遠距離翻滾的可能性。有趣的是，他還提到，有位叫吳德鋒的現代作家，在他的《博物記趣》一書(shū)中曾記載1980年曾有篇新聞報道說(shuō)西雙版納的一條河里有塊巨石在十年間向上游翻滾了十多里路，“驗證”了紀曉嵐的記載。但是這篇報道原文卻無(wú)法查到，也就是說(shuō)現代版《河中石獸》的證據無(wú)法證實(shí)。

　　事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題根本不需要太艱深的物理知識。簡(jiǎn)單分析如下：首先，老水手的解釋并非完全沒(méi)有道理，水中裹攜沙子的激流在石像的下游一側水流突然減速，沙子沉積，的確會(huì )阻礙石像向下游沖刷。此外，因為石獸逆流一面沙子被沖刷而形成坑穴，因此，石像有很大可能會(huì )滑倒這個(gè)坑穴力。這和上面那個(gè)實(shí)驗的結果是一致的，也就是說(shuō)，石像的確可能略微向上游方向下滑少許。然而，既然是下滑，越陷越深，怎么可能跑到上游那么遠的地方呢?那么，有沒(méi)有可能水流不斷晃動(dòng)石塊，下面不斷有沙子墊高石塊，然后墊高了，又滑下，以至于游走到上游去了呢?我想這大概是每個(gè)相信這個(gè)神話(huà)的人腦中的圖像。但是，你想想，這樣的圖像不僅要求水的流速不能大到?jīng)_走石像和沙子，還要足夠大到能夠晃動(dòng)石像，對于河床不僅要求不存在溝坎，還要求充滿(mǎn)了細碎的沙子而不是小石頭塊。因為我們知道，一旦一個(gè)大石頭塊陷到碎石塊中，會(huì )形成十分穩固的結構。能夠破壞這種結構的水流，多半也能把石頭砂子一起沖到下游去了。結論就是，尋找河中石獸，去下游找，還是在原處挖，需要根據水流速度，沙石沉積，洪澇頻率綜合考慮。但是，唯獨不可能去上游很遠處打撈。

　　這篇《河中石獸》如此可疑，也不奇怪，因為它出自紀曉嵐《閱微草堂筆記》卷十六《姑妄聽(tīng)之》。姑妄聽(tīng)之?。。。就這么一篇道聽(tīng)途說(shuō)、連古人都不信的文章，在2013年人教版初中語(yǔ)文教材修訂中，在大量的增刪中，竟然得以保留。我猜想，一是因為這篇文章的內容奇特，能夠吸引“閱讀興趣”，另一方面，課本里其它文章絕大多數都是“為賦新詞強說(shuō)愁”的感性文章，就這么一篇能和物理知識扯上關(guān)系的知性文章，不舍得刪。

　　這下可好，現在當年的初中生成長(cháng)為“民俗專(zhuān)家”了，“姑妄聽(tīng)之”也演變成了“重物在水流中活動(dòng)的規律”了，開(kāi)始為長(cháng)江打撈提供嚴肅建議了。。。

　　最后，學(xué)學(xué)謙謹低調的李小文院士的博客風(fēng)格，請教一下科學(xué)網(wǎng)的各位研究生、教授，專(zhuān)家，

　　(1) 河中石像，是否有其它可能的原因，導致它向上游遠距離移動(dòng)呢?

　　(2) 如果上述問(wèn)題的答案是否定的，那么初中語(yǔ)文課本給出這樣一篇明顯違反物理基本原理的文章，要不要建議教育部從課本中刪去?誰(shuí)來(lái)提這個(gè)建議呢?

　　補充后記：“重物在水中往上移動(dòng)?”

　　我在做大學(xué)化學(xué)助教時(shí)，有一道學(xué)生習題是這樣的，“淘金”所用的物理原理中涉及到的最主要的物理量是什么?答案是density(密度)。答gravity(重力)是錯的。這是怎么回事呢?淘金者一般用一個(gè)籮筐盛起一籮礦沙，然后浸入水中左右晃動(dòng)，不斷撇去表層石塊和細小沙粒，而金粒則最后呈現。之所以答重力是錯的，是因為金、石、沙都受到重力，并非將它們分層的根本原因。根本原因是金粒密度大，所以沉于底層，不易被晃動(dòng)所擾。

　　這個(gè)扯的稍遠，因為我想由這個(gè)問(wèn)題提到一種效應，就是在晃動(dòng)中，有同樣密度的石塊和沙子，沙子不斷下沉，而石塊不斷上浮。這和5樓socoolsohot網(wǎng)友提到的“震動(dòng)的箱子”一模一樣。那么，這個(gè)現象是不是“民俗學(xué)家蔣永志”所說(shuō)“重物在水流中活動(dòng)的規律，越重的東西可能往上移而不是往下游移。”? 其實(shí)稍加細品，你就會(huì )發(fā)現，“在水中振動(dòng)”和“在水流中活動(dòng)”，是完全不同的兩種情形。在往復振動(dòng)的水中大石塊上移，這個(gè)水體往復的沖擊提供不同大小石塊再分布所需的能量。然而，在定向的水流中，石塊和沙粒受到持續的同一方向的沖擊，結果被向下游沖刷，但沙子走得塊，而大石塊走得慢。也就是說(shuō)，這個(gè)石塊“往上移”，是相對于原先待在一起的沙子的，而不是相對于大石塊自己原先的位置!

　　這其實(shí)才可能是民俗學(xué)家蔣永志心中所堅信的模糊的“經(jīng)驗規律”的來(lái)源。

　　進(jìn)一步思考，當“定向沖擊”代替了“往復沖擊”，石塊“上浮”的效應不再存在，最可能的后果是沙子易被沖走，石塊根基不牢，從而下沉。一旦沉入沙下，你那個(gè)水流還能怎么再沖擊石塊底部的沙子呢?或者回過(guò)頭看，既然所有“石塊往上游”討論都是基于水流沖擊石塊腳下的沙子，哪里來(lái)的沙子又把石塊墊到上游去了呢?

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