水中的小纸片能模拟《三体》中的曲率驱动？ | 正经玩

   1. 先睹为快

这次的实验效果如下，具体步骤在下面。

致大朋友和小朋友

正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验，可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末，让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。

 ——正经玩 

2. 所需材料

画纸，铅笔，直尺，剪刀，烧杯，滴管，瓷盆（图中忘了加了“雕牌洗洁精”···）

3. 实验步骤

用直尺和铅笔在画纸上画出第一个动图中的纸片形状，

注意沟槽以及纸片尖角最好对称。

用剪刀沿上图画好的铅笔线剪成所需纸片的形状。

往烧杯中添加少量洗洁精。

往烧杯中添加小半杯水后用滴管搅拌洗洁精和水的混合液

在水龙头处往瓷盆里加入合适的水，就可以开始试验了。

4. 原理解析

我们知道，

著名的雷纳德-琼斯势是用来表征分之间作用力的一个非常好的模型

分子之间的距离大于平衡距离表现为引力，

分子之间的距离小于平衡距离表现为排斥力，

对于水来说，

内部水分子因为球对称，

水分子之间合力为零且为平衡距离。

但是界面处水分子对称破缺没有上层水分子斥力约束，

相比内部水分子更容易挥发而使表层水分子稀疏，

致使表层水分子之间表现为引力而呈现表面张力现象，

并且因为氢键的作用，

表面张力相比一般液体更强。

洗洁精等洗涤液体含有表面活性剂，

它由亲水基（极性基团）和 憎水基（非极性基团）组成，

当表面活性剂滴入水里时，

亲水基立马往里水结合，

憎水基往外。

从水的表面来看，

活性剂亲水基和内层水结合，

憎水基排斥表层水分子，

让表层水分子靠拢而引力作用力减小（表面张力减小）。

对于纸片来说，

表面活性剂沿着沟槽迅速向后排斥表层水分子，

根据牛三定律，

表层水分子对纸片有相反的作用力，

所以我们看到纸片向前冲。

-----------------我割-----------------

以上是经典微观解释，

但是我脑海灵光一闪，

我记得《三体》中描绘了曲率驱动璀璨的前景。

曲率驱动是说改变飞船后面空间曲率，

使空间烫平，

那么飞船就被曲率更大的空间拉过去。

我们假想水的表面看成宇宙，

水的表面张力看成空间曲率，

实验中纸片前面水的表面张力不变（空间曲率不变），

纸片后面加入表面活性剂后，

纸片表面张力变小（空间被烫平），

小纸船被前面表层水拉着往前冲（曲率驱动）。

-----------------我割-----------------

所以要想看到更好地效果，

首先纸片放入后要快速滴入洗洁精液，

千万不要等到纸片被浸润，

那就没什么效果了。

还有，纸片沟槽与尖角要尽量对称，

不然纸片反冲力会分散而且可能转向。

5. 上期回顾

NO.50 愚人节

01-玉霖实验的分享如下：

02-陈孝镟的分享如下：

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