关于载荷荷载的命名

关于载荷荷载的命名

长期以来，与力学相关的中国技术领域有两个名称：负荷”和“负荷”。虽然大家都知道这两个名称指的是同一概念,即施加在结构上的集中力或分布力,但不同的学科叫法不一(如在全国科学技术名词审定委员会审定公布的土木工程、公路科技、水利科技名词中定名为“荷载”;在地质学、力学名词中则定名为“载荷”),甚至同一学科在使用中也经常出现时而“载荷”,时而“荷载”的乱象。那么,到底哪个名称更合理呢?笔者将从以下几方面进行探讨。首先,要明确:“载荷/荷载”是由“载”和“荷”并列而成的名词,而不是表示“所载的荷”或“所荷的载”之类含义的偏正结构名词。其次,我们回顾历史,追根溯源。因为“载荷/荷载”是工程技术领域中常用的概念,而人类最早的工程就是出于保暖和安全等考虑建造房屋而从事的土木工程。其他工程都是在土木工程的理论和实践的基础上发展而来的,其他“载荷/荷载”也是在土木工程中的“载荷/荷载”的基础上引申、推广而来的。那么,我们只要考虑这个词在土木工程中如何定名更合理就可以了。需要注意的是:土木工程里的“土”不仅仅是指“土”,实际通常是既有“土(还包括用土烧制的砖、瓦等)”又有“石”,以下皆同。再次,“土木工程”中早期最常见的结构是“土木”结构,注意是“土木”而不是“木土”。因为土石结构有一定的维度(长、宽、高)和强度,有较固定的形状,能遮风、挡雨、保温等,但质量较重;而木结构有一定的强度和弹性,受到外力后能产生比较小的变形,质量较轻,常用作支撑。所以人类就把土石和木结合在一起形成“土木”结构,结合的方式通常是外土内木,上土下木,这样才会形成比较稳定的结构。汉语言文字的一个重要特征就是:表示事物的名词中的前面的字通常表示事物的外在、表面或上面的特征,而后面的字通常表示事物的内在、本质或下面的特征,这是符合人类认知习惯和汉字发展历史的——人毕竟是先通过感官来认识事物的,感官能察觉到的只是事物外在或表面特征,而后才会逐渐认识到事物内在或本质特征。另外,在古代,汉字是按从上到下顺序竖向排列的,汉字是象形文字,所以对上下关系或结构的事物自然就要以上下顺序竖向排列的文字来表示,只是到了20世纪50年代,才把上下顺序竖向排列改为左右(前后)顺序横向排列。因此人们就把这种结构叫“土木”结构而不是叫“木土”结构,建造这种结构的工程叫“土木工程”而不是叫“木土工程”。我们知道,人类的认知特点是:当不了解陌生事物规律的时候,通常是通过考察事物的理想化、特殊化情况下的规律,将其抽象化以后再推广到普遍化、一般化的情形来认识事物。既然我们不清楚“载荷/荷载”这个概念与哪个名称对应最恰当,不妨通过考察“载荷/荷载”的特殊情况来看看。一般情况下,无论结构本身是否承受其他外力,结构下面的部分总要承受该结构上面部分的重量,即:“土木”结构本身就是其所承受“载荷/荷载”的一部分。“土木工程”中的“载荷/荷载”有很多种,但最常见、最重要的“载荷/荷载”就是因“土木”结构本身有质量、受重力所产生的自重。在仅有结构自重而无其他外力的特殊情况下,我们可以说该“土木”结构就是其自身所承受的全部“载荷/荷载”,“载荷/荷载”就是“土木”结构本身,即“土木”与“载荷/荷载”相应。实际上,在人类早期从事“土木工程”的实践中,虽然还没有明确提出“载荷/荷载”的概念,但最常见的直观的“土木”结构的自重是当时人们所能接触到的主要“载荷/荷载”形式,几乎就是后来的“载荷/荷载”的代名词。这样,无论从普遍性的本质含义上来看,还是从特殊情况来看,以及从历史发展上来看,“土木”和“载荷/荷载”这两个概念的某些含义都应有一定的内在联系,这样我们就有理由推测其名称也应有一定的内在联系。这为我们解决问题提示了重要的方向。到底是怎样的内在联系呢?我们分别从“载”和“荷”的字体结构和含义入手:“载”字可分解为:“ue83b”+左下角的“车”。“ue83b”是“土”+“戈”合成的,指像军阵一般整齐划一的田地。这里的田地指的就是“土”。这样来看,“载”字就显然与“土”有关。“ue83b”与“车”联合起来表示“辎重车辆像军阵那样整齐划一地停放在场地上”。“载”在这里读zài,是转义,有承载、负担、用交通工具输运等义。“载”的左下角是“车”,说明这个动作是由车等工具而不是人来实施,其动作的对象是“土”等较重的“载荷/荷载”。比如,我们常说“载货”“载重汽车”而很少说“荷货”“荷重汽车”显然和车(结构)“载”的对象较重有关。“荷”字可分解为:“艹”(草字头)+“人”+“可”,草木都属于植物,“荷”自然就与“木”有关。“荷”字有背、抗、承受、负担等义。其实,在古代,为减轻劳动强度,人的劳动工具大都带有木制品,就是利用了木制品的轻便和弹性。“荷”字既然有“人”,自然就是由人来实施的动作,人在劳动的时候要使用劳动工具,所以“荷”的对象通常就带有“人”“可”承受的相对较轻的“木”类“载荷/荷载”。比如,我们常说“荷枪实弹”“荷锄”而不说“载枪实弹”“载锄”就是因为人可以“荷”的对象“枪”“锄”都较轻,而且“枪”“锄”显然带有木制品。由此可见,不管从字形来看,还是从含义来看,“载”都与“土”对应,“荷”都与“木”对应,“载荷”与“土木”对应,“荷载”与“木土”对应。在此基础上,我们再考虑“载荷/荷载”这个概念的内涵与其名称的对应关系:“载荷/荷载”指的是施加在结构上的集中力或分布力。既然是力,就是有大小和方向的矢量,能使物体的运动状态(速度、方向)或形状发生改变。这里,方向是其本质特征,而大小是其外在特征。前文已说明:“载”与“土”对应,其动作的对象是“土”等较重的“载荷/荷载”。土、石结构的弹性很小,受力后其方向和形状改变很小,因此,与“荷”相比,“载”更反映“力”的大小(外在)特征;“荷”与“木”对应,其动作的对象通常是“木”等相对较轻的“载荷/荷载”。而木材的弹性较大,在受纵向力时会沿“力”的方向发生明显伸缩,在受横向力时会沿“力”的方向发生明显弯曲,出现挠度,其他受任意方向力的情况可沿纵向和横向分解再合成得到(为方便起见,这里仅以线弹性问题为例)。即:木材对“力”的方向是非常敏感的,其变形方向能大致反映“力”的方向。因此,与“载”相比,“荷”更反映“力”的方向(本质)特征。所以,把“载”字放在前面、“荷”字放在后面所形成的“载荷”这个词明显符合中文名词“前面的字通常表示事物的外在特征,而后面的字通常表示事物的本质特征”的规律,而“荷载”则恰好相反。