如今,“吸猫”变成了很多人喜闻乐见的一项活动——在办公室你会看到一群围绕在鼓励师周围的摸鱼两脚兽;在路上你会看到几个追着小野猫揉的怪叔叔或怪阿姨;在家里你就是那个天天铲屎还被猫嫌弃的铲屎官。 无论是二次元的猫还是三次元的猫,无论是凝固的固态猫还是流淌的液态猫,你都会被它们迷得神魂颠倒。 等等……猫怎么会是液体? 没错,2017年搞笑诺贝尔奖的物理学奖,就颁发给了来自法国里昂大学的研究者Marc-Antoine Fardin,他的通过流变学中的“底波拉数”来证明了“猫既可以是固体,又可以是液体”的理论,这可真的是科学吸猫了! 要想知道为什么猫“既可以是固体,又可以是液体”,我们需要先了解一些基本概念: 固体,是物质维持形状和体积的一种状态; 液体,是物质保持体积但是适应环境形状的一种状态; 气体,是物质扩张并占据所有可用体积的一种状态; 底波拉数(De),流变学中的一个无量纲量,用来描述材料在特定条件下的流动性,定义为弛豫时间及观测时间尺度的比值。当De<<1时,材料表现出似流体的力学响应;当De>>1,材料表现出似固体的力学响应。 搞不懂?下面来举几个栗子: 如何得到一只固态的猫?在短时间尺度上,一只站立、跳跃的猫,会被认为是一只固态猫。 因为猫的弛豫时间(区间在1秒-1分钟)和短暂的观测时间内(1秒)相比远大于1。也就是说,这一秒你看猫还在活蹦乱跳,下一秒它可能就变成一“滩”了。 那么如何得到一只可爱的液态猫呢? 对于长时间尺度,当你发现一只猫占据了一个酒杯、玻璃器皿时,就可以认为这只猫是流体了。 不过,从猫的年龄来说,年龄小的猫和年龄大一些的猫的流动性也有所不同。相比于小猫来讲,年长猫的弛豫时间更长,可以达到数小时。而仅从液态和气态两个方面来讲,年长猫更趋向于气态。 当然,除了猫的运动状态、年龄以外,猫的流动还与它们所接触的表面有一定关系。比如产生荷叶效应、皮毛的粗糙程度、与光滑表面的低亲和程度、在垂直表面上展现出的粘滞性…… 而且,由于猫自身存在运动,不会像其他流体(例如:水)一样表现出被动性,所以猫的流变性体现出了一种不稳定性,可能它在你怀里的时候是液态的,而嫌弃的从你怀里走开的时候又立即变成了固态。 总而言之,猫被证明是线性和非线性制度中流变学研究的丰富模型系统。正如赫拉克利特的观点“万物皆流,无物常住”被视为流变学的座右铭一样,“万猫皆流,无猫常住”也是猫的座右铭。 本研究,因为实在太可爱了,获得了第27个第一届搞笑诺贝尔奖 物理学奖 |
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