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沥青是固体还是液体?他做了一项持续近100年的实验,结果怎样了?

 火星科普 2020-05-08

随着科技的日新月异,人们的工作和生活越来越便捷。相比古代,人们以马车代步,现代科技让我们可以实现以高铁、飞机来抵达遥远的目的地,速度远超于一日千里。古时人们遇上天灾旱涝,常食不果腹,如今通过科技水平使水稻增产,实现禾下乘凉已指日可待。

这些科技的背后,从构思到技术实现,需要经过不断的反复实验,直到一项技术的落地成功,并投入到多个领域中运用。不得不说,科学实验是科技发展的基石,科学实验可以大大促进科技的更新和进步。

在众多科学实验中,有一项实验非常特别——沥青滴漏实验。这项实验的特别之处,并不在于它需要复杂的材料或特殊工艺,而是它的耗时非常长,可达几百年之久。

1927年,澳大利亚昆士兰大学的物理学家托马斯·帕内尔(Thomas Parnell)教授把沥青倒进封口的漏斗里,在漏斗下放置一个烧杯。1930年,这个漏斗的封口被剪开,沥青开始从封口位置以缓慢速度流出,沥青滴落后就会掉入烧杯内。

1938年2月,第一滴沥青从封口滴落。截至目前,共有9滴沥青从封口滴落,第10滴沥青要再过4年才会滴落,从实验伊始至今,已历经93年的时间。

那么,帕奈尔教授为什么要做这项实验呢?

其实原因很简单,帕奈尔教授想向学生们证明,一些看似固体的物质其实是一种粘度极高的液体,比如沥青。

于是,帕奈尔教授就着手开始进行沥青滴落实验,记录沥青的滴漏时间,由此来测量沥青在常温下的流动速率。直至1948年帕奈尔教授去世,这个实验仍处于进行中,由其他物理学家负责。

沥青的高粘度使其在常温下的流动速率十分缓慢,等待一滴沥青滴落需要几年,甚至十几年的时间。这也恰恰证明了,沥青并不是一种固态物质,而是一种高粘度液体,它的粘度超过水的2000亿倍。

负责该实验的物理学家认为,沥青并非一种液体。更确切地说,沥青这种化合物的相态与众不同,是一种复杂的混合物。

遗憾的是,尽管该实验历经几十年,沥青已经滴落多次,但从未被人们捕捉到滴落的画面。另外一项沥青滴落实验,成功帮助人们实现了这一目标,也是人类迄今为止唯一一次捕捉到沥青滴落的画面。

在1944年,都柏林圣三一学院的物理学家欧内斯特·沃尔顿(Ernest Walton)和同事们进行了沥青滴落实验。沃尔顿最早把原子以人为方式分裂开来,他也因此获得了诺贝尔物理学奖。

同样地,这项沥青滴落实验在几十年来未曾有人监控或录像。到了2013年,一位物理学家观察到该项沥青滴落实验中的沥青正处于滴落状态,他及时用摄像头捕捉到了这一滴落画面,并保存下来。沥青滴落耗时漫长,这个滴落画面是极其珍贵的。

如今,帕奈尔教授当年的沥青滴落实验仍在继续。根据沥青滴落的速度估算,该漏斗内的沥青若全部滴落还需要上百年时间。

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