费曼80年前的奇思妙想,如今终于解开谜团。

2024-03-04 生活常识 关注公众号
    费曼,这位科学顽童和杰出物理学家的奇思妙想,不仅富有娱乐性,更饱含深邃的技术内涵与思想深度。在普林斯顿大学攻读博士学位期间,他提出了一道极具挑战性的问题:反向喷水(吸水)洒水器如何运动?这个问题后来被称为“费曼问题”,激发了众多物理学家和物理教师的浓厚兴趣。近日,这一困扰学术界数十年之久的谜题终于揭晓了答案。
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决    在《费曼物理学讲义》中,费曼揭示了多种关于电磁感应定律例外情况的见解,促使物理教育者们深入探讨并发表大量论文解析其中微妙之处。而在第1卷第46章,他以一整章的篇幅分析了一种罕见于教科书的永动机模型——布朗棘轮,其深入剖析吸引了物理学家对热力学、生物物理乃至量子力学等领域的进一步探索,并因此将此装置以费曼的名字重新命名。
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决    在费曼所著自传体作品《别逗了,费曼先生!》中,记录了一个备受关注的故事:洒水器问题。当他在研究生时期,为了探究同学们对于流体力学课本中的争议习题,在高端的加速器实验室进行了一场看似“低端”的实验。该问题描述为:一个S形草坪喷水器在水中吸水而非喷水时,会朝哪个方向旋转?是沿喷水方向相反的方向转动,还是维持原来的旋转方向?
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决    尽管实验过程中发生了意外,导致装置破裂、实验室一片狼藉,但费曼坚信自己找到了答案:喷水器在吸水时会颤动并回归初始位置,保持静止。然而,这个结论并未得到广泛传播,直至《别逗了,费曼先生!》出版后,问题再次引发热议。多年来,针对该问题的各种理论和实验结果五花八门,甚至一度导致权威教学期刊《美国物理学报》因矛盾重重而暂停接收相关论文。
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决    如今,振奋人心的消息传来,纽约大学的中国博士生王凯哲在其导师指导下,成功解决了这一长期争论不休的问题。研究团队设计了一套精密的实验装置,通过近乎无摩擦的轴承设计克服了以往实验结果混乱的主要难题。他们观察到,无论是正常洒水状态还是转变为吸水状态,洒水器均会发生旋转,且两者转动方向相反。经过严谨的数学建模和实验证据比对,研究团队最终证实了反向洒水器确实会朝着吸收方向相反的方向转动,并得出了与实验数据高度吻合的计算结果。
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决    尽管这一发现目前尚不具备显著的实际应用价值,但它无疑满足了物理学家和教育者们长期以来对这一有趣谜题的好奇心。同时,这项研究也为精确控制水流及其能量转化的应用前景提供了新的可能。让我们共同见证这一跨越数十年努力的小问题所带来的独特乐趣与学术成就。
费曼读书时想到的古怪问题,80年后终于得到解决

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