本篇快报由清华大学物理学院陈难先院士特别推荐
内容全部取自：爱因斯坦《我的世界观》(方在庆研究员编译，中信出版社)
弗莱特纳船
德国工程师安东·弗莱特纳（Anton Flettner，1885-1962）是1915年完工的远航蒸汽船（转子船）的发明者。他曾任阿姆斯特丹空气（流体）动力学研究所（Instituut voor Aeroen Hydro-Dynamiek）所长。尽管他发明的转子船于1925年2月初才完成从但泽（Danzig）到苏格兰的首次航行，但之前已引起新闻界的广泛关注。爱因斯坦在1925年的南美之行时，拜访了阿根廷首都布宜诺斯艾利斯《新闻报》（La Prensa）的出版著，受邀就此发表了意见。这篇文章应该是在他访问布宜诺斯艾利斯期间（1925年3月30日至4月13日）写成的。
爱因斯坦的这篇文章收录于1934年德文版《我的世界观》，但1954年英文版《观念与见解》中没有收录。爱因斯塔档案编号：[1-049]。
科学和技术发明的历史告诉我们，人类缺乏独立思考和创造性想象的能力。对某个特定的想法，哪怕其外在的和科学的前提条件已经存在很久了，它的形成通常也需要一个外部的激励；可以这么说，事情到了眼前，人才会产生这个想法。这个让人不那么舒服的真理，早已为人所知。当前震惊世界的弗莱特纳船就是一个很好的例子。它特别有意思的地方是，即使它应用的是纯粹的力学效应。人人都觉得自己凭直觉就可以掌握它们，但是对外行人来说，佛莱特纳转筒运转的方式依旧是个迷。
弗莱特纳的发明的科学理论基础已经有200年历史。自从欧拉和伯努利提出关于无黏滞流体运动的基本运动定理，它就存在了。然而要实现该发明，却只是在最近几十年有了小型实用发动机之后，才成为可能。就算是这样，这项发明也不是自发产生的，它的产生，经历了若干偶然性的事件。
就其运作方式说，弗莱特纳船类似帆船，这表现在帆船前进的唯一推动力也是风能。与直接吹动帆船不同，在弗莱特纳船上风力是作用在垂直薄金属板圆柱体上。这些圆柱体由小发动机持续推转，只需要克服周围空气和转动装置的阻力。如前面所说，弗来特纳船只靠风来推动。这些旋转的圆柱体看起来和蒸汽船的烟囱一样，但要高上几倍，粗上几倍。与同等效用的帆船相比，弗莱特纳船的圆柱体的受风横截面积要小上十倍。
——“但是，用这些旋转的圆柱体到底怎么产生前进动力呢？”失望的门外汉会问。我将尽可能试着不用数学语言回答这个问题。
在忽略摩擦影响的条件下，下述著名定律适用于所有流体(液态和气态)的运动。假定一个稳定的流体，在不同位置有不同的速度，那么在速度较大的地方压力较小，反之亦然。从简单的运动定律，就能知道这一点。举例来说，如果某流体从左至右的运动越来越快，那么其中每个流体粒子沿着它从左至右的方向肯定经历了加速。
要产生这个加速度，粒子必然受到一个向右的力，这就要求左侧压力大于右侧压力。因此，我们得出以下规律：如果右侧速度大于左侧，(那么)流体左侧压力大于右侧压力。
图1
显然，一且知道流体中速度的分布，利用压强对速度的这一(逆)依赖定律，就可以算出液体(或气体)运动所产生的压力大小。接下来，我想用一个大家都知道的简单的例子——喷雾香水——来说明应该如何应用该定律。
借助于可压缩的橡皮球，空气被迫以高速通过开口A点——A点在一个稍微变宽的管的外部。接着气流向每个方向稳定扩张，流速逐渐减小到0。根据我们的定律，很明显，由于速度更高，A点压强小于离开口更远处；与远处静止空气相比，在A点形成一个低压区。如果两端开口的管R这样放置:上端开口在高速区，下端开口在充满液体的容器里，那么A点处的低压会将液体从容物中吸出来。液体以A点出来后，被气流吹散开变成小液滴，随风流动。
图2
在这个准备说明之后，让我们看看在弗莱特纳圆柱体周围流体运动的情况。Z是圆柱体的俯视图。假定它起初是静止的。
风按箭头所指方向吹，必须设法从圆柱体Z周围绕过，流过A、B点的速度是相等的。所以，A.、B两点的压强相同，没有风力差作用在圆柱体上。然而现在让这个圆柱体按箭头P的方向旋转，那么经过它的气流会在其两侧形成不均匀的分布。B处风的运动获得圆柱体旋转运动的帮助，在A处则是阻碍。在旋转的影响下，气流运动在B点速度大于A点，导致A点压强大于B点，进而使圆柱体受到从左至右的力，也就是轮船的推力。
有人可能认为，某个富有创造力的头脑本能够直接想出这个主意，就是说，不需要任何外部动机，然而，事实上，事情的发展却是这样的。
图3
人们注意到，当发射炮弹时，即使在无风期间，炮弹也以无规则的，交替性的方式，从两侧显著偏离垂直轨道平面，偏离最初的轨道方向。由于对称性的原因，这个奇怪的效应必定是与球的旋转有关，因为关于空气阻力的横向不对称性的任何其他解释都是不可想象的。该现象让许多专家费尽心思，其正确的解释最后由柏林的物理教授马格努斯【1】于19世纪中叶左右发现。它和我刚刚给出的作用在弗莱特纳圆柱体上的风力的解释是相同的，区别只是其中没有圆柱体Z，取而代之的是一个绕其垂直旋转的球；也没有风，取而代之的是空气相对于飞行炮弹的运动。马格努斯正是通过与弗莱特纳圆柱体类似的一个旋转圆柱体实验，证实了自己的解释。【2】一段时间之后，伟大的英国物理学家瑞利爵士【3】用网球再次独立发现了同样的现象，也同样给出了正确的解释。最近，著名的教授普朗特对马格努斯圆柱体的流体运动进行了精确的实验和理论研究。他构思并实施的研究过程，几乎相当于弗莱特纳实施的整个设计。弗莱特纳船看到了普朗特的实验，第一个想到这种装置可以用来代替帆船。谁知道，除他之外，是否还有其他人想到这一点？
译者注释：
1. 海因里希.马格努斯（Heinrich Magnus,1802-1870）,柏林大学物理与技术教授。
2. 在柏林召开的物理学会的一场会议上，哥廷根的物理学家普朗特（Ludwig Prandtl,1875-1963）用一种全新的方案证实了马格努斯的实验，也提到了弗莱特纳船。讲稿与1925年1月16日出版，也就是说，早于1925年3月爱因斯坦动身去南美之前。
3. 约翰.威廉.斯特拉特(John Willian Strutt,1852-1919)，瑞利男爵三世（3rdBaron Rayleigh）。
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