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物理學已知難題 珠鍊噴泉解密

【聯合晚報╱彭淮棟】    2014.03.12 02:47 pm

物理學研究通常從一個已知的難題開始。過程中會出現一些令人驚訝之處,最近的神秘chain fountain(珠鍊噴泉)就是個例子。

事情起於史蒂夫‧摩德,他是英國一個電視科學節目的主持人。他是牛津物理學碩士,看來是珠鍊噴泉的發現者,他將過程上傳網路。

在他上傳的視頻裡,他拉一條以金屬珠子連接而成的鍊子的一端。鍊子很長,他一拉其頭,鍊子就自己從玻璃容器流洩而出,就像水或汽油從水槽或油槽裡虹吸而出。

這現象本身就夠有趣,但真正令人訝異的是,鍊子不只是從容器邊緣流出來,還上彎成為一個曲線,一如噴泉下降時的模樣。

摩德說,「我偶然發現這件事。我在找聚合物(polymer)的物理模型」,亦即一個很長的分子。他想,一條珠鍊大概可當模型。結果,他吃驚發現,金屬珠鍊像蛇聞笛般升起。這個視頻於一年前上傳網路,劍橋物理學家畢京斯看見了,他和同事知道裡面涉及牛頓物理學,但他們搞不懂箇中玄機。
珠鍊噴泉影片一

珠鍊流洩的速度超過地心引力所能解釋,而且一定有個力量把珠鍊往上推。

畢京斯說,關鍵在從數學角度思考,將一條鍊子想成一連串相接的棍子。

拾起一隻棍子的一端,會發生兩件事。一端上,另一端下。但是,如果往下的力被底下的鍊堆阻擋,就產生反彈,棍子或鍊子,就被往上推。鍊子上升,道理在此。

畢京斯說,網路充斥八卦視頻,在網路發現新的物理學難題,有如意外之財。

他和同事將論文發表於英國皇家學會專門處理學和數學問題的期刊(Royal Society A)。珠鍊噴泉如今已寫入英國中學物理課本。

珠鍊噴泉影片二

 

圖示
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