所谓龙洗,是古代宫廷中的一种玩物,是一种铜制的圆盆,盆内铸有龙纹的叫龙洗,铸有鱼形花纹的就叫鱼洗。铜盆旁边有两个耳朵,当搓动耳朵时,盆底会发出悦耳的嗡鸣声,此时盆中的水中部平静,旁边四个对称点会发生波动。当双耳摩擦加强时,里面会产生小米粒般的水珠,摩擦再进一步加强时,水珠会犹如泉涌,四股珠泉喷起,可高达一尺有余。龙洗或鱼洗的制造者往往特意将龙嘴或鱼嘴的位置对准喷水的四个点,当盆中水涌起时,珠泉仿佛从龙或鱼的口中喷出。
“如果操作龙洗或鱼洗的人技高一筹,变换手的张弛程度和搓动速度,龙洗或鱼洗也许可以在六个对称点喷水,甚至八个、十个或十二个。”王大钧介绍说,“龙洗和鱼洗的价值不仅在其妙趣横生的观赏性,还在于其科学上的深刻性。”
“龙洗和鱼洗复杂而美妙的运动形态是由两种因素相结合产生的,一是摩擦引起的自激振动,二是盆的形状特性。”王大钧解释说,“任何物体在受到摩擦之后,由于摩擦系数与物体间的相对速度有关,引起物体的持续振动,比如小提琴的弓拉弦、开门时吱吱作响等,都是如此。龙洗在进行自激振动的时候,产生的美妙图案又和铜盆的形状有关。具体说来,龙洗的振动由很多特殊的运动形态,即所谓模态组成。当双手的搓动接近于大小相等、方向相反的状态时,龙洗的振动就会出现一种模态,这种模态相对于龙洗盆底中间垂直的线来说是反对称的;而当双手的搓动大小相等、方向大致相同时,龙洗就会出现另一个振动状态,沿着对称线是对称的。这种不同的振动状态导致了盆内水的不同运动模式。”
据王大钧介绍,从龙洗现象中,研究者已经引发出三个现代科学的前沿课题,包括两个变形系统之间干摩擦引发的运动、壳体水波的各种形态、高频激励壳体而引发的壳内低频大幅水波等,而有些问题是现代科学仍无法准确解释的。
(梦 竹)