(部编)初中语文人教2011课标版七年级下册《河中石兽》科学性辨析.doc

纪昀在阅微草堂笔记中有一篇河中石兽，文曰：沧州南，一寺临河干（gn），山门圮（p）于河，二石兽并沉焉。阅十余岁，僧募金重修，求石兽于水中，竟不可得。以为顺流下矣，棹（zho）数小舟，曳（y）铁钯（p），寻十余里，无迹。一讲学家设帐寺中，闻之笑曰：“尔辈不能究物理，是非木杮（fi），岂能为暴涨携之去？乃石性坚重，沙性松浮，湮（yn）于沙上，渐沉渐深耳。沿河求之，不亦颠乎？”众服为确论。一老河兵闻之，又笑曰：“凡河中失石，当求之于上流。盖石性坚重，沙性松浮，水不能冲石，其反激之力，必于石下迎水处啮（ni）沙为坎穴，渐激渐深，至石之半，石必倒掷坎穴中。如是再啮，石又再转，再转不已，遂反溯流逆上矣。求之下流，固颠；求之地中，不更颠乎？”如其言，果得于数里外。然则天下之事，但知其一，不知其二者多矣，可据理臆（y）断欤（y）？河中石兽一文是纪昀根据一己想象杜撰的寓言故事。纪昀虽在文中批驳“僧”与“讲学家”知其一而不知其二，但被纪昀认为正确的答案石逆流上滚却是不合科学道理的。因为石兽逆流滚动，水流是阻力，其动力肯定不会来自流水，而只能来自重力。文中正是认为水在石兽前冲出一个沙坑“渐激渐深，至石之半”然后石兽在重力作用下滚入沙坑，向上游前进一点。本文至此的推想是合理的，但之后“如是再啮，石又再转，转转不已，遂反溯流逆上矣”则是不正确的。因为物体在重力作用下滚动有一个规律：不论其形状是否规则，因重力而滚动的物体的重心必然降低。这有两点需要说明：一、滚动是由重力引发的，而不是别的情况，比如一个快速滚动的皮球可以冲上一定高度的斜坡，其重心升高，但那是由于惯性而非重力；二、物体降低的是重心，而并不是说物体的各个部分都要降低，假设文中的石兽有长长的角且落水时平躺指向下游方向，那么在一次滚动之后，石兽有可能站立在沙坑之中而长角由水平变为指向上方，则石兽的一个部分长角的高度就升高了，但石兽的重心位置一定是降低了。换个说法来解释：流水在石兽的身下不断冲激出沙坑，相当于在为石兽挖一条向下滚动的坡道，石兽就是在那个断断续续向前“施工”“延伸”的下行坡道上不断向西（假设那道河是自西向东流）滚动。这一点结论很重要：石兽可以滚动，但在滚动过程中其重心要降低。那么滚动一次要降低多少呢？文中说，“渐激渐深，至石之半，石必倒掷坎穴中”，也就是说，当石兽上游方向出现的沙坑深度达到石兽（高度）的一半时，石兽会在重力作用下滚进沙坑中。此时，不考虑石兽不规则形状的影响，石兽滚动一次后其重心降低下了石兽高度的一半，也就是半埋在沙中；滚动两三次，石兽就几乎完全低于河床的平面了，纵然不被泥沙掩埋，其身体也已不是正对着上游来水的冲击，又如何掏沙成坑？滚动十来次（假设能滚那么多次），石兽应已低于河床数米，那将是多么大的一个坑！那么石兽滚至“数里之外”将是多么恐怖的情形：一个落水的石兽阻挡流水冲击掏沙成坑不断向上游滚动，在河床底掏出一个长数里、深数里的大坑！若真能那样，疏浚河道只需向河中扔一堆大石球就可以了！所以，石兽最多只能滚动三四次，不可能在河底滚动数里之远，除非那个石兽本身的尺寸就有“数里”高！纪昀此文有着重要的警示意义：他在文中批驳别人“臆断”、“知其一不知其二”，但他本身就是将臆想的荒唐事例当作精妙的真理，文里文外，何其讽刺！这也告诫广大读者，今后不论是为文还是做事都不可臆造论据，否则只会招人笑柄！近日读到一篇新闻报道(链接: 人民网)，说都江堰河道施工中挖到汉代无头石像。报道说近年一共挖到包括战国时代都江堰之父李冰在内的5尊石像。有人推测它们可能就是历史记载中的“三神石人”，但无法确认。报道转而叙述，史载元代治水专家曾造三十吨重的铁牛，明代曾铸造五吨重的铁龟，目前尚未发掘到。那赶紧到下游附近去找找铁牛和铁龟啊。然而，民俗学家蒋永志“给出了一个观点，铁牛与铁龟并不在鱼嘴下游，而在上游。据他介绍，铁牛和铁龟非常重，按照重物在水流中活动的规律，越重的东西可能往上移而不是往下游移。因此，他认为这几件宝物不可能在下游，而是在鱼嘴上游。”十之八九，蒋永志的观点“重物在水流中活动的规律”来自初中一年级语文课本，选自纪晓岚阅微草堂笔记的一篇河中石兽，相信科学网大多数人都还大概记得。点此可见原文及译文(链接：中国百科网)该文大意是说，沧州一座庙里的石兽，估计是石狮子之类，多年前沉入了河中，下游找了十多里没找到。庙里的教书先生说石重沙轻，肯定在原处的泥沙下面。而一老水手则说肯定在上游，因为水会把石像底部朝向上游方向的沙子冲走，形成坑穴，导致石像向上游翻滚。故事最后说果然在上游几里外找到石像。“河里的石狮子水越冲越往上游走，还能走几十里”，你信吗？但是多数语文老师还会手脚并用，连比带画地为那些处于惊讶和渴求知识的幼小的心灵解释其背后的物理原理。“老水手”说的，能错吗？“实践出真知”啊。看来知识分子要接受贫下中农再教育并不是毛主席的独创，几百年前纪晓岚就知道拿个教书匠来衬托劳动人民的“丰富智慧”。我现在仍然记得当时自己因为无论如何不能理解这些艰深智慧而感到自惭形秽。然而，这是真的吗？这么重要的一个现象，为什么我在之后多年的学习当中再也没有见到过类似的描述？我通过多个英文关键词在google上没有搜到任何相关记述。难道国外的劳动人民没有如此丰富的“智慧”？有人质疑过吗？有人做过实验吗？这篇课文仍然在初中的语文课本中吗？实际上，这个问题不需要去搜什么文献，只需坐下来运用中学的物理知识分析一下就能得出向上游翻滚几十里是不合理的。首先，水中裹携沙子的激流在石像的下游一侧水流突然减速，沙子沉积，的确会阻碍石像向下游冲刷。此外，因为石兽逆流一面沙子被冲刷而形成坑穴，因此，石像有很大可能会滑倒这个坑穴里。这和上面那个实验的结果是一致的，也就是说，石像的确可能略微向上游方向下滑少许。然而，下滑的前提是重心降低，怎么可能跑到上游势能高的地方呢？“实验是检验理论的唯一标准”。在中文搜索中发现真的有中学语文老师做过简单实验。在“中国教师梁恕俭”的博客中你怀疑过“河中石兽”吗一文提到，梁老师把砖头放到沙子上模拟这个河中石兽的情景，然后用手挖去一面的沙子以模拟水流对沙子的冲击，结果呢，砖头根本不会翻转，而是直接整体滑到坑里，更没有也不可能“翻滚到上游”。梁老师还画了一个示意图，做了石块的翻动的受力分析，否定了石像向上游远距离翻滚的可能性。有的人提出，有没有可能水流不断晃动石块，下面不断有沙子垫高石块，然后垫高了，又滑下，以至于游走到上游去了呢？我认为这不可能。第一，水流小的话晃不动大石块，水流太大又会连沙带石一齐冲下去。第二，哪条河中没有沟沟坎坎？哪条河中没有零零碎碎石块？难道大石像不会被卡到石块中？第三，在极其罕见的情况下它抬升了一下有可能，成年累月地被水流拍击的情况下逆流抬升向上走几十里，这除了相信这个石像真的变成“神兽”，否则绝无可能。简单计算可知，十年走十里，也就是每年走500米，每天要走一米三。我看这石像恐怕不是在走，而是在跑。 这篇河中石兽如此可疑，也不奇怪，因为它出自纪晓岚阅微草堂笔记卷十六姑妄听之。姑妄听之？-就这么一篇道听途说、连古人都不信的文章，在2013年人教版初中语文教材修订中，在大量的增删中，竟然得以保留。我猜想，一是因为这篇文章的内容奇特，能够吸引“阅读兴趣”，另一方面，课本里其它文章绝大多数都是“为赋新词强说愁”的感性文章，就这么一篇能和物理知识扯上关系的知性文章，不舍得删。这下可好，现在当年的初中生成长为“民俗专家”了，“姑妄听之”也演变成了“重物在水流中活动的规律”了，开始为长江打捞提供严肃建议了。最后，请教一下科学网的水动力学教授，专家，(1) 在你们的教学实验之中，是否听说过水沙冲击下重物反而会向上游长距离移动的任何例子？(2) 如果上述问题的答案是否定的，那么初中语文课本给出这样一篇明显违反能量守恒原理的文章，要不要建议教育部从课本中删去？谁来提这个建议呢？“河中石兽”可信吗？导语：阅微草堂笔记是以笔记形式写成的志怪小说，以记述狐鬼故事、奇特见闻为主。但你相信“河中石兽”吗?以下是由应届毕业生网为您整理的“河中石兽”真假，欢迎阅读!纪晓岚在阅微草堂笔记中记载，某土地庙前石兽因河岸崩塌掉入河中。十多年后寻找石兽，它却不在原落水处，也不在下游。一位老河兵说，应该到上游寻找，依他的话，果然捞出了石兽。石兽为什么会向上游“跑”呢?老河兵认为“石性坚重，沙性松浮”，流水根本不可能像冲走木片一样，将沉重的石头冲走。恰恰相反，“其反激之力，必于石下迎水处啮沙为坎穴”。这产生的坎穴会越来越大，越来越深，达到石块底面的一半，石头必然向前倒入坎穴中。如是反复，则逆流而上，直达数里之外。以学识渊博而著称的纪晓岚在文末感叹道：“然则天下之事，但知其一，不知其二者多矣，可据理臆断欤!”然则，河底的石头怎么运动老河兵能在水下观察吗?显然老河兵也是推测，是臆断。笔者的“感觉”(根据臆断)是这个故事并不真实。石兽的形状不规则，迎水的一面形成洄流的几率有多大?按河兵的逻辑推断：石兽也最多向上游方向滚几圈，等石兽下沉到一定深度，埋没于泥沙中，或者迎水面积太小，使反激的水流不足以“啮沙为坎穴”，石兽还能再动吗?要知道，滚动一次，高度得下降一截。而石兽下降，河床相对抬高，慢慢会形不成洄流。十几里的河床要维持不断向下翻滚并仍有充分的迎水面?概率很低!有了这些怀疑，我上网搜验证的依据，结果有这样一则资料：寻找沉在河中的石兽，究竟应在上游还是下游?不久前发生在云南西双版纳的一回事，圆满地回答了这个问题。这回事的情节几乎与纪昀所记一模一样，即西双版纳有一条河中有两块大石，它们有一半露在水面。十多年前，有一块石头被人炸碎，另一块也随之失踪，大家都不知道这块未炸碎的石头到哪里去了。十多年后，有人在离原地十多里的上游，发现了那块失踪了的石头，经核对，它确实是本来位于十多里外的下游那一块。它是怎么“游”上来的呢?原来炸另一块石头时，这块石头的基础也被震坏，它丧失了屹立不动的根基，正如纪昀所说的水冲走石边沙的道理，在十多年的时间中，它逐渐地向上游翻滚了十多里路。它向上“游”时经过之处，留下了一道明显的沟，令人信服地说明，纪昀所记，确非虚言。这一有趣的自然现象，1980年4月的报纸作过详细的报道。这故事不仅教育我们如何思考问题，对从事水中打捞也有实际指导意义。这则现代版的“河中石兽”，出处是由学林出版社1985年出版，作家吴德锋的博物记趣。从书名“臆断”，此事到底是“纪实”还是“记趣”，难有定断。再有，“它向上游时经过之处，留下了一道明显的沟”，也不知此沟有多深多长?十多年还“明显”，而且还是在有一定流速的河中，这也是奇事一件呀!实验是探究真相的最好手段。有位教师制作了教具，模拟河水冲激河沙，想让学生直观地看到石头怎样一点一点地往上游“走”的情景。这位老师来到操场的沙坑旁，找来了一块有点像石兽的砖头，放在沙子上，用手模拟水冲激，掏空砖头底部的沙子，想看到砖头翻倒在沙坑里的情景。这时，不可思议的情况出现了：沙子掏到砖头底部一半的时候，它不是往前翻倒在沙坑里，而是斜斜地滑了下去，再掏空砖头底部的沙子，砖头还是向下滑，越滑越深，一点也没有老河兵所说的石头往前倒在坑穴里的意思。这个“实验”出乎意料的结果引人思索。石头为什么不会翻倒在沙坑里，而是滑落下去?仔细一想，恍然大悟，石头要翻倒在沙坑里，需要有一个从后面往前的推力，可是实际情况是，这样一个从后往前的推力是不存在的，所以，石头不可能往前翻倒在沙坑里，只会向下滑动，更深地陷入沙子里。实验用的“石头”是方的，如果是圆球形的，或者是圆柱形的，会不会出现老河兵说的情形呢?圆柱形的石头是会滚动的，但是，按上面所说的方法去试验，随着水流把石头底下的沙子冲走，石头朝前滚动的同时，也往下滚动，这样石头越滚越前，越滚越深，等到石头的一半陷入沙中的时候，就再也不可能出现水冲走石头底部的沙子，石头再向前滚动的情况了。如果是个圆球形的石头落到水里，那就根本不可能出现水流冲激石头底部的情况，水流冲到石头上，因为石头是圆球形的，所以水都从石头的两旁流走，不会出现流水反激回去的现象。当然，这则“实验”有太多漏洞，得出的结论也不能让人信服。河中石兽到底会不会向上游跑，很难定论。我们还是“姑妄听之”(注：河中石兽载于阅微草堂笔记卷十六姑妄听之)吧!纪先生把此文列入姑妄听之中，实为明言“当不得真”的，大可一笑了之。但做为中学课本，以并不确切之事为论据，教授学子思考方法，恐难免误人子弟之嫌;如能展开讨论，再请物理老师也来讲讲，倒是一个活跃思维的好材料。河中的石兽会滚向上游吗？清代大学者纪昀在阅微草堂笔记中记载了这么件事：沦洲一庙前的石兽沉到河里去了。十多年后，因修庙要找回石兽，人们在庙前的河水中和下游搜寻都渺无踪影。后来在一老河兵的指引下，才在河上游数里外找到石兽。由于这一事例充分说明了“实践出真知、践者最聪明”、“做事不可主观臆断”的道理，加上纪昀在清代学术上的重要地位，因此文章虽短，影响却很大。除收录于中华活叶文选和中学古文阅读资料之外，近年还选为各地中考、会考的评析题材。在一些文章中还以此比作寻找河中文物的依据然而，这一似乎已奉为皋圭的结论，殊不知实为纪晓岚的道听途说而已！ 文中老河兵说：“凡河中失石，当求之上流”。因为“水能冲石，其反激之力必于石下迎水处啮沙为坎穴，渐微渐深，至石之半，石必倒掷坎穴中。如是再啮，石又再转遂反溯逆流上矣。” 按照老河兵的理论，我们可以建立一个数学模型，假定石兽截面为边长1米的正方形，石兽这么翻滚一次向上游移动的距离为0.85米，同时它的重心也下降0.35米，要使石兽能继续向上游翻滚，那么整个河床就都必须冲刷掉0.35米。文中说石兽滚到上游“数里外”。那么少说有3里（1500米）吧，这样石兽的重心就必下降600米。假定不考虑河床的坡度（事实上河流下切越历害，河床坡度就越大）并把时间放到最大，按20年计，则平均每年要下切30米。如果真有一条河流如此善于下切，那么从清朝至今日，应在沧洲切出一条可放下珠穆郎玛峰的大峡谷来。显然，所谓在上游数里外找到石兽的说法是荒谬的。 据统计，流水下