這是一個很“古老”的笑話了。
某人誤入一個博士群。見到有一個人提問：一滴水從一萬米自由落體下來，砸到人會不會砸傷?或砸死？群裡一下就熱鬧起來，各種公式，各種假設，各種風力，阻力，重力，加速度等等的討論，足足討論了近一個小時。這時，某人默默的問了一句：你們沒有淋過雨嗎？ 群裡，突然死一般的寂靜......然後，然後，某人就被踢出群了……
本文當然不是來嘲笑博士們沒有常識、也不是去嘲笑某人沒有學問，而是想借著這個笑話來講述一下物理思維，讓我們更清晰地理解力及力的作用效果。下面我就站在一滴水的角度，用第一人稱來與您描述一下這個有趣又奇妙的過程。
一、合力讓“我”漂浮在空中
在晴朗的天空中，只要您抬頭就能看到空中漂浮著朵朵的白雲。其實大家看到的就是“我”和“我的兄弟姐妹們”聚集在一起的樣子。
我在誕生之前是水蒸氣，主要來自海洋的蒸發，陸地上江河中的水的蒸發只佔很小的比例。來自太陽的輻射讓我具備了足夠的動能，使得我衝破了海水錶面其它兄弟姐妹之間的拉扯的力量，跑到空氣當中，變成了一個自由的水分子。
雖然這時候，身邊不再那麼擁擠，但也不斷受到空氣中氮氣和氧氣分子的碰撞，由於我的比重比它們輕，所以在碰撞中能夠獲得更高的速度並逐漸向上漂浮。這個過程中，當然不是沒有重力的作用，而是與碰撞獲得的力量相比，重力要小好多的數量級。
這個時候，主導運動狀態的不是重力，而是來自空氣分子的碰撞。就這樣我在碰撞中不斷上升。
在上升途中，我也會遇到其它的物體，比如灰塵和其他的水分子，由於我是極性分子，所以我對外的不同方向是表現出電極性的，所以我會吸附在灰塵上，或者與其他水分子重新拉起手來。這時候我們就重新變成小水滴，而灰塵叫做凝結核。
在這個過程中，我會失去一部分的運動速度，對外釋放出熱量。繼續與其他水分子結合，變成更大的水滴，最後在重力和空氣分子的碰撞中保持平衡，無數個我這樣的小水滴聚集在一起，就形成了雲。
大家要注意一下，讓我漂浮在空中並保持雲的狀態，影響我的不只是重力，而是重力與空氣分子碰撞的合力，垂直方向達到了力的平衡。
二、空中墜落（降雨）
我在不斷長大。這是因為我與兄弟們之間拉手的力量（氫鍵電磁力）要大於重力幾十個數量級，當我和其他小水滴之間發生碰撞，或者是撞到其他水分子，我們之間就會融合，形成一個更大的小水滴。
在小水滴的外表面，我和兄弟們緊緊地手拉著手，形成了一張向內收縮的張緊的、接近完美球形的膜，將其他的水分子包裹在內部。在長大的過程中，會繼續失去部分動能（釋放熱量）。
隨著我的體積增加（單個小水滴的重量增加），終於打破了空氣分子給我的碰撞力與重力的之間的平衡，這一刻我開始下落，就是大家口中所說的降雨。
在開始墜落的那一刻，垂直方向上，我受到的重力大於了來自空氣分子碰撞的力量，運動速度從零開始加速，並且墜落的速度不斷增加。這就是我在高空中發生的情況。
三、再次平衡
在下落的過程中，我會不斷受到下方空氣分子的阻擋，所以我就要把它們撞到一邊去，才能降落到地面上。這些碰撞過程產生的力，就是空氣阻力。
隨著下落速度的增加，我在單位時間內撞開的空氣分子數量急劇增加，換句話說，來自空氣助力的影響以速度的平方呈現指數增加。
最後，來自空氣的阻力，再次與重力達到一個平衡的狀態。而此時的我，已經具備了一定的運動速度。按照牛頓第一定律，物體在不受外力，或者合外力為零的情況下，將保持原來的運動狀態。所以，在降落到地面之前，在垂直方向表現出來的就是一種勻速直線運動狀態。
四、綜合分析
從前面的介紹中大家可能看出來了，其實，不論我在上升、凝聚還是下降過程中，空氣都起到了至關重要的作用。它們一直在參與並且扮演重要的角色。如果沒有空氣，我在成為自由的水分子之後不會上升，也不會發生其他方向的運動，而快速遇到其他小夥伴凝結成小水滴。
如果在一萬米高空中的我，沒有空氣直接下落的話，當我到達地面時，我的速度將接近1.5倍音速，即使是隻有一小滴（0.1毫升），即使不會致人死命，也會讓人受到重創。正因為有了空氣，才能夠形成美麗的雲和滋潤大地的雨，而不是一顆顆致命的“子彈”。
結束語
親愛的小夥伴們，降雨雖然是一種常見的自然現象，但其過程中卻深藏著深奧的物理學原理。在人類幾百萬年的進化過程中，能夠清晰、完整地描述這個過程的時間才100多年。大自然還有更多的謎團等待著我們去發現、去揭示，所以我們需要認真觀察、好好學習。
如果您對物理學非常有興趣，我推薦您可以看一下我的專欄《零基礎物理學入門——力學篇》。
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