物理5.1 為什麼義大利麵無法折成2截?
放不進比較小的鍋子裡……
我今天的晚餐是義大利麵。當我打算把麵條放進沸騰的鍋裡時,發現鍋子的尺寸對義大利麵來說太小,便試圖把麵條折成一半。結果沒想到我一折,卻折出好多小碎片。要是義大利麵能夠漂亮地折成一半就好了。究竟為什麼無法成功折成一半呢?
解決天才也困擾的難題!
只要在折義大利麵的時候觀察一下,便可發現麵條會被折成3、4截。這究竟是為什麼?這個乍看簡單的問題,讓天才物理學家也很煩惱。
這位天才名叫里查.費曼(Richard Phillips Feynman),是曾經榮獲諾貝爾獎,20世紀的美國物理學家。為了解開這個疑惑,他不停折斷義大利麵,反覆進行觀察。但即便是實力堅強的他,費盡了千辛萬苦也找不出這個問題的解答。
之後在2004年,法國科學家巴塞爾.奧多利(Basile Audoly)和賽巴斯坦.努克可(Sebastien Neukirch)以科學方法發現了其中的秘密。本節就要介紹他們投稿在學術期刊《物理評論通訊》的論文內容。
以科學角度探究義大利麵
奧多利和努克可為了簡化這個現象,便把義大利麵換成長棍,用彎曲長棍來取代折義大利麵。這個實驗是先把長棍的左端固定在牆上,然後施力彎曲長棍的右端。接下來持續施加力氣,直到長棍斷裂為止。
他們套用方程式來呈現這項實驗,便明白了長棍的動作。
在長棍右端慢慢施加力量,等到長棍承受不了壓力便會斷裂。在這個當下,長棍會斷成2截。在這之後,能看到固定在牆上的左端也產生了反應。
固定在牆上的長棍左端要恢復筆直狀態時,因為彎曲產生了波動。這股波動會傳遞到長棍上,並撞擊固定長棍的牆面反彈回來,使波動的力量變得更大。變大的波動會彎曲一部分的長棍,讓長棍剩下的部分出現斷裂。於是到了最後,長棍總共會斷成3截。
他們根據方程式算出的預測結果作為基準,使用電腦進行模擬,鎖定長棍會斷裂的位置。接著再換成義大利麵實際做實驗後,便能發現麵條斷裂的位置與電腦模擬一致。由此可見預測結果是正確的。
也就是義大利麵會斷成3截,其實是受到波動的影響。而且麵條不是一口氣斷裂,而是分成2次斷成3截,2次斷裂的原因也不一樣。
光是透過觀察,其實很難發現這種自然現象的運作。只要善用科學,簡化過程,利用方程式和電腦模擬就能解開自然現象的詳細變化。
順便一提,若是想將義大利麵成功折成2截,似乎扭轉麵條就可以達成。這是在2018年新發現到的研究結果。
還想了解更多!
天才的費曼先生
《別鬧了,費曼先生》一書是由費曼親自撰寫,是他回憶過去的個人隨筆自傳。書中提到費曼自幼就喜歡敲敲打打,會修理壞掉的機器。曾有鄰居拜託他幫忙修收音機,他卻在收音機面前思考起機器故障的可能性。看到費曼始終沒有進展,拜託他幫忙的鄰居一開始也不滿地表示「你在幹嘛啦」。不過最後年幼的費曼順利找到故障原因,成功修好了收音機。一般人看到東西壞掉,總是會先修修看再說。但像這樣遲遲不動手,而是先思考其中構造的性格,正是費曼與生俱來的才華。
用科學觀點看待身邊的現象
這個把義大利麵成功折成2截的研究,在2006年榮獲了搞笑諾貝爾獎。搞笑諾貝爾獎是表彰最能發人省思,最讓人發笑的有趣研究。就連義大利麵的樸素現象,也需要透過材料開發技術,利用工學和物理學的理論來思考。想必費曼一定也是用科學角度在看待義大利麵吧。
總整理
義大利麵的斷裂過程分成2個階段。像這種近在身邊的自然現象,也是與工學或物理學息息相關的科學世界入口。
放不進比較小的鍋子裡……
我今天的晚餐是義大利麵。當我打算把麵條放進沸騰的鍋裡時,發現鍋子的尺寸對義大利麵來說太小,便試圖把麵條折成一半。結果沒想到我一折,卻折出好多小碎片。要是義大利麵能夠漂亮地折成一半就好了。究竟為什麼無法成功折成一半呢?
解決天才也困擾的難題!
只要在折義大利麵的時候觀察一下,便可發現麵條會被折成3、4截。這究竟是為什麼?這個乍看簡單的問題,讓天才物理學家也很煩惱。
這位天才名叫里查.費曼(Richard Phillips Feynman),是曾經榮獲諾貝爾獎,20世紀的美國物理學家。為了解開這個疑惑,他不停折斷義大利麵,反覆進行觀察。但即便是實力堅強的他,費盡了千辛萬苦也找不出這個問題的解答。
之後在2004年,法國科學家巴塞爾.奧多利(Basile Audoly)和賽巴斯坦.努克可(Sebastien Neukirch)以科學方法發現了其中的秘密。本節就要介紹他們投稿在學術期刊《物理評論通訊》的論文內容。
以科學角度探究義大利麵
奧多利和努克可為了簡化這個現象,便把義大利麵換成長棍,用彎曲長棍來取代折義大利麵。這個實驗是先把長棍的左端固定在牆上,然後施力彎曲長棍的右端。接下來持續施加力氣,直到長棍斷裂為止。
他們套用方程式來呈現這項實驗,便明白了長棍的動作。
在長棍右端慢慢施加力量,等到長棍承受不了壓力便會斷裂。在這個當下,長棍會斷成2截。在這之後,能看到固定在牆上的左端也產生了反應。
固定在牆上的長棍左端要恢復筆直狀態時,因為彎曲產生了波動。這股波動會傳遞到長棍上,並撞擊固定長棍的牆面反彈回來,使波動的力量變得更大。變大的波動會彎曲一部分的長棍,讓長棍剩下的部分出現斷裂。於是到了最後,長棍總共會斷成3截。
他們根據方程式算出的預測結果作為基準,使用電腦進行模擬,鎖定長棍會斷裂的位置。接著再換成義大利麵實際做實驗後,便能發現麵條斷裂的位置與電腦模擬一致。由此可見預測結果是正確的。
也就是義大利麵會斷成3截,其實是受到波動的影響。而且麵條不是一口氣斷裂,而是分成2次斷成3截,2次斷裂的原因也不一樣。
光是透過觀察,其實很難發現這種自然現象的運作。只要善用科學,簡化過程,利用方程式和電腦模擬就能解開自然現象的詳細變化。
順便一提,若是想將義大利麵成功折成2截,似乎扭轉麵條就可以達成。這是在2018年新發現到的研究結果。
還想了解更多!
天才的費曼先生
《別鬧了,費曼先生》一書是由費曼親自撰寫,是他回憶過去的個人隨筆自傳。書中提到費曼自幼就喜歡敲敲打打,會修理壞掉的機器。曾有鄰居拜託他幫忙修收音機,他卻在收音機面前思考起機器故障的可能性。看到費曼始終沒有進展,拜託他幫忙的鄰居一開始也不滿地表示「你在幹嘛啦」。不過最後年幼的費曼順利找到故障原因,成功修好了收音機。一般人看到東西壞掉,總是會先修修看再說。但像這樣遲遲不動手,而是先思考其中構造的性格,正是費曼與生俱來的才華。
用科學觀點看待身邊的現象
這個把義大利麵成功折成2截的研究,在2006年榮獲了搞笑諾貝爾獎。搞笑諾貝爾獎是表彰最能發人省思,最讓人發笑的有趣研究。就連義大利麵的樸素現象,也需要透過材料開發技術,利用工學和物理學的理論來思考。想必費曼一定也是用科學角度在看待義大利麵吧。
總整理
義大利麵的斷裂過程分成2個階段。像這種近在身邊的自然現象,也是與工學或物理學息息相關的科學世界入口。