說一說白居易《浪淘沙》中的“浪” ------------------------------- 白居易有兩首《浪淘沙》的詩中所提到的“浪”有些有趣的物理意義： +++++++++ 白浪茫茫與海連，平沙浩浩四無邊。
暮去朝來淘不住，遂令東海變桑田。 一泊沙來一泊去，一重浪滅一重生。
相攪相淘無歇日，會交山海一時平。 +++++++++ 這裡的“浪”應該就是指“波浪”或即“水波”。從“一重浪滅一重生”這一句的描述來看，白居易對水波的傳播及變化應該是作了很仔細的觀察思考的。“一重浪滅一重生”可以說是比較精準地描述了他所觀察到的海浪(或即水波的一種)的傳播變化。當然估計他不知道他所觀察到的“一重浪滅一重生”其實對應着兩種不同的物理過程。 波動及其傳播是物質的一種很普遍的運動形式。聲音通過“聲波”傳播，光線則通過“電磁波”傳播，水面的擾動則可以通過“水波”從擾動源傳播開去。我們往平靜的水池塘里扔一塊石頭，就可看到一圈圈的同心圓水波向外傳播開去。在波動的傳播過程中，有些波的波形或即波峰與波谷之間的相對位置能基本維持不變。在學術上，這些波動通常就被稱為“非頻散波”。象聲波和光波就可認為是“非頻散波”。也正是聲波、光波的這非頻散特性，我們可以在不同的地方聽到同樣聲調的聲音或看到同一色彩的畫面。但水波恰恰正是所謂的“頻散波”。它的波形在傳播過程中快速變化。變化最快的就是所謂的“深水波”，而“淺水波”則變化極慢或幾乎不變。 “白浪茫茫與海連”中的“浪”應該就是指的深水波。這種波的傳播特性與水池塘里扔了石頭之後所看到的一圈圈向外傳播開去的同心圓水波是相同的。在這種情形下，你若試圖用眼睛緊盯着某一波峰，看它如何隨時間向前行進的話，你會發現那個波峰會在你眼皮底下很快消失，而新的波峰則會在水面的平靜處突然冒出來。這正是白居易詩中所說的“一重浪滅一重生”的現象。流體力學專家James Lighthill在他的名著《Waves in Fluids》中對“一重浪滅一重生”的這一深水波的傳播現象作了更細致、精彩的描述： ++++++++++++++ Lighthill, M. J., 1978: Waves in Fluids. Cambridge University Press, London and New York, 504 pp. It is extremely instructive to watch those outside waves. Anyone observing, however carefully, the progress of one of the crests will suddenly lose sight of it! It seems an optical illusion at first; the possible result of mistaken identity between that crest and the next one coming along behind, to which the observer's gaze is now transferred; but then this next crest, too, disappears! Meanwhile, crests are coming along thick and fast behind. Indeed, at the inside edge of the concentric pattern, new crests are appearing ‘from nowhere’; that is, from the now calmed central water. [p. 240] ++++++++++++++ 這裡再順帶多說一句。James Lighthill上面描述中的“Meanwhile, crests are coming along thick and fast behind”其實就是對“長江後浪推前浪”的確切解釋。此外，緊接着的“前浪死在沙灘上”很明顯是文科生的惡搞（或是把長江里的前浪同死在沙灘上的海浪給搞混淆了）。真正的理科生應該很清楚那長江前浪之死是由于波的頻散特性而導致的消失，與沙灘沒有一毛錢的關係。 白居易對海浪在不同情況下的傳播變化應該都進行了仔細的觀察思考，從而得出了“一重浪滅一重生”的一般概念。他也把這一概念用在了平坦的海灘上所見到的海浪。“一泊沙來一泊去”所描述的應該是在或接近海灘上行進的淺水波對沙灘上沙粒的作用。淺水波的頻散作用很弱。這時，你若用眼睛緊盯着某一很靠近平緩沙灘的行進波峰的話，你應該可以盯住它很長一段時間。但這時由於水深變化所引起的所謂非線性作用會使得波峰漸漸變陡而導致波峰的破裂或破碎，並進而導致波峰的完全消失。自然，這一由波峰的破碎過程而導致的消失與前述由波的頻散而導致的消失其本質是不同的。特別，此時在“一重浪滅”之後又出現的“一重生”並非是從平靜水面上突然冒出來的新的波峰，而是隨後跟着的已有的波峰繼續前行而已。
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