在科学实验的世界里,有的实验需要几分钟就可以完成,而有的实验却耗时数年甚至几十年,后者中最著名的一个实验当属“沥青滴落实验”,它被誉为世界上最长的实验,今天我们就来揭开这个实验的神秘面纱,探寻背后的科学意义。
背景介绍
沥青滴落实验最早开始于1927年的澳大利亚昆士兰大学物理学院,当时教授托马斯·帕内尔为了让学生们理解非牛顿流体的独特性质,准备了这次实验,他将一个充满沥青(主要成分是石油树脂)的密封容器放置于一个玻璃漏斗中,由于沥青具有非常高的粘度,因此它不会像水那样迅速地流动,相反,在重力的作用下,它会以非常缓慢的速度形成一个个液滴。
实验过程描述
- 实验开始时,帕内尔教授将熔化的沥青倒入容器,并将其封闭起来让沥青冷却至室温状态。
- 随后将该容器倒置到漏斗上部,并将整个装置固定在一个房间内,确保其处于稳定的环境之中。
- 从那一刻起,沥青便开始了它缓慢但坚定的旅程,液体沥青在经过一段时间后逐渐形成了第一个液滴,而这一过程用了整整四年的时间才完成!
- 自那以后至今已经过去了90多年,总共有9滴沥青落下,最近一次发生在2014年,距离上一次滴落已经过去了13年之久。
- 每次新的滴落都会引起极大的关注和研究,科学家们利用这些数据对流体力学以及材料科学等领域进行了深入的研究。
观察方式与趣闻轶事
虽然实验听起来简单,但是由于实验周期过长,很多关键的时刻并没有被人类直接观测到,特别是那些重要时刻如新一滴沥青形成的瞬间总是不巧地被错过。
- 第八滴沥青形成时恰好在暑假期间,实验室无人看管;
- 为了防止再次错过,科研人员特意安装了摄像头,以24小时不间断录制的方式记录下第九滴沥青的形成过程;
- 由于视频长达13年,为方便人们观看,科研人员还将这一过程浓缩为一段几十秒的视频在网络上进行分享,受到了广大网友的喜爱与好奇。
科学价值及应用前景
这项实验表面上看起来只是简单的物质形态变化,实际上却蕴含着深刻的科学价值。
- 它可以帮助我们更好地理解非牛顿流体(一类在外力作用下黏度会发生变化的特殊流体)的特性及其流变学原理,对于研究复杂条件下材料行为、开发新型工程材料有着重要意义。
- 通过比较不同条件下的实验结果,科学家可以进一步揭示物质内部结构、温度等因素对流动性的影响规律。
- 在工业生产方面,这类研究有助于提高产品性能,优化工艺流程,降低成本。
- 在地质学研究中,该实验还能提供一些有关地壳变形和火山岩浆运移等方面的知识,对预测地震等地质灾害也有一定启示作用。
全球范围内的类似实验
受澳大利亚昆士兰大学成功案例鼓舞,世界各地其他高校也相继展开了类似长期观察项目,例如德国柏林工业大学、日本东京理科大学以及我国南京大学都设有自己的沥青滴落实验。
值得一提的是,南京大学于2015年启动了一项基于此原理并加以改良的新实验——“高温合金丝拉伸实验”,这项实验旨在研究某些高温合金在长时间受力情况下的延展性表现,从而为航空航天领域关键部件的研发提供理论依据。
沥青滴落实验以其独特性吸引了无数人的好奇心,并激发了科学家探索未知领域的热情,它提醒着我们,科学不仅是关于瞬间发现的光辉时刻,更是一场考验耐心与坚持的漫长旅途,正如这滴落的沥青一般,在时间的长河中缓缓前行,最终汇聚成推动人类文明进步的强大力量,在这个快速发展的时代,也许我们都应该偶尔放慢脚步,静下心来欣赏那些看似平淡无奇却充满智慧和美的事物。