摩擦定律新解

【美国《科学美国人》网站9月20日报道】以色列巴尔伊兰大学的戴维·凯斯勒今天在英国《自然》周刊上写道：“这是令人遗憾的物理学小秘密之一。我们这些物理学家能大谈特谈夸克、类星体和其他稀奇古怪的现象，但对基本的摩擦定律却仍没能给出一个得到普遍接受的解释。”确切地说，一个特殊的难题涉及固体在某个表面滑动时为克服摩擦所需力的大小。库仑的摩擦定律阐释说，这个力的大小随着使物体与表面附着在一起的压力而变化，但与二者的接触面积无关。这似乎违反直觉。
物理学家对这个难题的传统解释如下：因为事实上，没有哪两个表面是平的——它们在原子水平上是凹凸不平的，两个表面的接触面积比看起来的要少得多。因此，增加使两个表面附着在一起的压力也会增加接触面积。不过现在，得克萨斯大学的埃里克·格德和M·马德在给《自然》周刊的一封信中提出一种全新的解释。凯斯勒就此发表了看法。这两位数学家把摩擦力与接触面积无关归因于能自动恢复的极其微小的裂缝，即裂开又能自动弥合的裂缝。
理解这一观点的最简单方法是，设想在地板上拖一块抹布。从一端拖动抹布要费点儿劲。但是，如果让抹布隆起来一块——其实就是抹布和地板之间的一道自动恢复的裂缝——然后把这个鼓包从抹布的一端推到另一端，直至整块抹布都向前移动，这项工作就容易多了。格德和马德写道：“我们要说明的是，在原子水平上存在的（能自动恢复的裂缝）使固体的滑动符合库仑的摩擦定律。”进一步的试验结果很快就能验证他们的观点。