本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
又到了星期五素材时间,本周的特色报道包括关于聚酯薄膜气球的物理学、金融物理学、一位被遗忘的侏儒工程师,以及一项长期(80年以上)的实验,旨在证明沥青(焦油)即使看起来像固体也是一种流体。
悲伤的气球物理学。有什么比看到一个半瘪的聚酯薄膜气球沮丧地垂向地面更令人悲伤的吗?在最近几次家庭生日聚会之后,“不确定性原理”博客的“老爹查德”就遇到了这样一幕,并决定通过寻找其中的物理学来强调积极的一面。在第一部分中,他不仅探讨了气球为什么会漂浮——基本的浮力——而且探讨了它为什么会漂浮在那个特定的高度,这证明更有趣。然后,在短期修复失效后,几天后他又跟进了第二部分,探索了一种巧妙的方法来确定内部的氦气通过聚酯薄膜气球泄漏的速度有多快。家庭物理学在行动,各位!
需要多少块磁铁才能点亮灯泡?“天鹅之茶”博客的汤姆·斯旺森探索了当你首先将磁铁穿过线圈,然后穿过铜管(好吧,实际上是铝箔管)时会发生什么,目的是确定他可以从掉落的磁铁中提取多少能量。他的结论是:“[在最坏的情况下],磁铁在不到 0.38 秒的时间内,在铝箔中损失了约 0.1 焦耳的动能,平均功率略高于四分之一瓦。最佳情况高出 50%。而且这是使用铝——铜会给出更好的结果。” 请继续关注下一期,汤姆将在其中尝试利用那一点点能量来点亮一个标准灯泡。
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他们用镜子来做到这一点。“点物理”博客的雷特·阿兰回答了一个迫切的问题:为什么镜子会左右颠倒,但不会上下颠倒?答案是:“镜子不会左右颠倒,也不会上下颠倒。” 作为雷特,他不能就此打住;他借助欧比旺·克诺比的玩偶,确切地解释了为什么会这样。
为什么暗物质可能存在。目前正在进行许多物理实验,旨在探测难以捉摸的暗物质——物理学家认为这种看不见的东西构成了我们宇宙中大约 23% 的物质(正常的日常物质仅占微不足道的 4%)。但暗物质不一定是唯一的理论选择;还有一些替代方案被提出,以解释观测数据,而无需引入暗物质。你可能会想,为什么暗物质是首选候选者。“从大爆炸开始”博客的伊桑·西格尔在这里为你详细解释。
斯克内克塔迪的巫师。《史密森尼》杂志对被不公正地遗忘的卡尔·斯坦梅茨给予了当之无愧的关注,他是一位德国出生的科学家,爱因斯坦、爱迪生和特斯拉都位列他的熟人之列。他是一名侏儒,患有上脊柱异常弯曲,但他的头脑是他那个时代最优秀的之一,在直流和交流发电方面都取得了重大突破。我最喜欢的部分是他如何帮助亨利·福特的工程师解决他们在密歇根州迪尔伯恩市胭脂河工厂的发电机问题的故事
“斯坦梅茨听着发电机的声音,在笔记本上连续两天两夜地草草计算。在第二天的晚上,他要了一个梯子,爬上发电机,在其侧面做了一个粉笔标记。然后他告诉福特持怀疑态度的工程师们,取下标记处的板子,更换励磁线圈的十六圈绕组。他们照做了,发电机性能完美。”
然后他向福特提交了一张 10,000 美元的账单。福特反过来要求提供一份明细账单,对高昂的价格标签有些犹豫。斯坦梅茨答应了,明细为在发电机上做粉笔标记 1 美元,以及“知道在哪里做标记”9,999 美元。不用说,福特付了账单。
预-期-待:等待十年一滴。“通过 io9”传来消息,一项最长期的实验之一明年将迎来一个重要的里程碑。早在 20 世纪 20 年代后期,昆士兰大学布里斯班分校的托马斯·帕内尔教授希望向他的学生们展示,沥青(铺路焦油)不仅在非常炎热的日子或刚倾倒后是流体,而且一直都是流体。因此,他设置了一个装置来演示这一点:终极慢滴。
帕内尔于 1927 年开始了他的演示,方法是熔化一些沥青,确保其均匀混合,然后将其倒入漏斗中。漏斗底部被密封,以防止沥青直接流过。直到 1930 年才解除密封。帕内尔想确保沥青在实验开始前完全冷却。漏斗的尖端被打开,学生们等待第一滴滴落。然后他们毕业了,新一批学生等待滴落。他们毕业了,下一批学生看到了第一滴沥青,那是 1938 年。下一滴是在 1947 年。再下一滴是在 1954 年。滴落大约每十年一次,除了 70 年代,当时滴落了两次,一次在 1970 年,一次在 1979 年(那是一个摇滚的时代)。另一方面,九十年代没有滴落。
下一滴应该在 2012 年的某个时候发生,并且在实验室里设置了一个网络摄像头来捕捉这一刻(你需要 Windows Media Player 才能观看,所以 Mac 用户可能运气不佳——我知道,对吧?)。
关于玻色子、水手长和胸部。《卫报》的约翰·巴特沃斯用他特有的诙谐幽默解释了粒子物理学中玻色子和费米子之间的区别。“它们之间的区别仅仅是自旋。但在这种语境下,自旋是角动量的量子数。这有点像粒子在旋转,但这实际上只是一个类比,因为点状基本粒子不可能旋转,而且无论如何,费米子的自旋使得在经典类比中,它们必须旋转两圈才能回到起点。量子力学充满了像这样的半误导性类比。”
金融市场建模。《大众科学》的戴维·别洛对统计物理学家 H. 尤金·斯坦利进行了一次引人入胜的问答,斯坦利反对使用标准高斯钟形曲线作为模型,而赞成更 L 形的幂律方法,“其中一个事件的频率随着该事件的某些属性的幂而变化。” 数学建模能战胜市场吗?斯坦利说不能。但它可以帮助降低风险。
热门水下后坐力动作。最后,通过“笑鱿鱼”,我们偶然发现了“每天更聪明一点”制作的这个精彩视频,探索了在水下发射手枪时会发生什么。除其他外,水族箱破裂了,但也有一些看起来很酷的冲击波和流体动力学在起作用。我已经感觉更聪明了。