让人目瞪口呆的精彩科学现象

情感  点击:   2019-05-24

  量子悬浮

让人目瞪口呆的精彩科学现象

  当某些材料处于基本温度以下,就成为超导体。超导体的电阻为零。在已知的金属中,具有不到一半的金属存在这一“转变温度”,即低于这一温度时,它们就成为超导体。通常,这个转变温度很低。例如,铑的超导体转变温度为-273.15ºC(-459.66ºF),仅处于绝对零度以上的百分之几。也就是说,制备超导体十分困难。

  直到高温超导体的出现,这些高温超导体材料具有复杂的晶体结构,通常由陶瓷和铜,以及其他金属的混合物组成。其超导转变温度在-160.59ºC(-321.07ºF)或以上。虽然转变温度还是有些低,但至少稍微容易制备了。

  由于液态氮在沸点下也具有类似性质,我们还可以利用其他一些奇异的室温超导体。将超导体放在一个弱能量场(如一块磁铁)中,超导体可以创建出表面屏障的电流,以此排斥电磁波。在这种情况下,超导体周围的磁场线发生弯曲,在半空中锁定。在任意方向弯折,超导体都可以自动补偿电场来抵消磁铁。这种现象被称为量子锁定或量子悬浮。

  特斯拉线圈的勇士

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  我们大多数人都很熟悉尼古拉·特斯拉,也让我们记住了这个成就显赫的电气创新天才和令人发指竞争行为的受害者。我们大多数人也十分熟悉特斯拉线圈,这个装置可以产生弱电流、高压交流电以及五颜六色的火花。

  现在,特斯拉线圈之间可以传输250000和500000伏特的电压。大多数娱乐显示屏没有使用法拉第笼式的大磁场,这种磁场是由网格状均匀分布在表面的电压形成。由于电势测量电位的差异,法拉第笼内没有电流的存在。任何人在法拉第笼中,都可以迎着闪电,毫发无损地出来。

  有时,人们会发挥无尽的创造力。在视频中,两个“战士”身着导电网制服——法拉第笼制服。最近,还有一个创造性的“会唱歌”的特斯拉线圈的开发,通过调节火花线圈的输出可以实现音乐的播放。

  正弦波和帧

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  声波具有不可思议的能让其他对象匹配它们频率的能力。如果你曾经在你的车中听重低音节拍的音乐,你可能会注意到镜子的波动,这是因为声波击中了镜子。在视频中,发生了一些有趣的事情,最终的结果更是富有戏剧性。

  当24赫兹的正弦波在水下软管中穿过一个喇叭。软管就开始以每秒24次的频率震动。从水中出来时,它已经形成了频率为24赫兹的波。关键之处在于:在现实生活中,这只会出现在波回到或者进入地上时。

  真正的奇迹是相机中的转向角度现象。通过以每秒24帧的速度拍摄水滴下降,照片使得水流似乎冻结在半空中。每个水波击中完全相同的空间,每秒钟24次。在胶片上,在无限长的时间内似乎存在着相同的波,但在现实中,不同波经过每一帧被取而代之。如果你换成23赫兹的正弦波,照片会看起来像水向上陷入软管中,这是因为相机的帧速率与正弦波之间存在微小的偏移。

  著名的开尔文雷暴

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  开尔文雷暴(或者开尔文水滴管)始建于1867年,其设置非常简单。将两条溪流的水通过两个不同的电感器,一个带正电,一个带负电。在底部收集带电水滴,让水流通过,并收集电势。这是一种即时能量,你可以向你的朋友展示一个电火花。

  它是如何工作的呢?

  刚启动时,其中一个电感器(铜环)上总是带有一个小的自然电荷。比方说,右边的电感器带一点负电荷。当一滴水穿过它时,水中的正离子会拉至液滴的表面,正离子会被推到中心,使得液滴表面电荷带正电。

  当正电荷水滴接触右边的电感器时,它会将部分电荷传给电感器,并将正电荷通过导线传递给左边的电感器,使其带正电。现在,左边的制造出带负电的水滴,进一步,右边的电感器带负电。电感器之间建立起反馈积极,直到有足够的电势存储使其强制放电——在两个电感器之间出现火花跳跃。

  撇开科学的东西不谈,这个机器最酷的作用发生在电感器上。随着电荷的聚集,电感器吸引水反向离子的难度加大,微小的水滴会跳出在电感器中的运行轨道,就像飞蛾扑火一般在灯的附近飞跃。

  牛顿的珠子

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  如果你拿一个罐子,在其中填满MardiGras beads长链,这个现象也可以出现在你的客厅中。将线串的珠子放进瓶子里,那么末端的珠子就会掉在地上。你会期望发生什么,链子开始在瓶子中滑动,但伴随着一些意想不到的现象,珠子并没有继续下滑进入罐子里,而是像喷泉那样飞跃到空气中回到地板上。

  这是一个非常简单的概念,但它看起来十分不可思议。这里涉及了三种不同的力。重力,拉着前缘的链朝向地板。每节链为了抵抗重力,受到珠子带来的拉力——这第二种力。

  但在罐子里,还存在着第三种力,就是这种力将珠子推动到空气中。听起来这是不可能的,因为罐子显然不是移动的,但所有这一切归结到根本上是因为什么呢?

  简单说来,链节是一系列刚性棒由挠性连接而成。想象火车的一个车厢,在一个假设的情况下,如果将火车的前端停住,其余的车厢将沿着倾斜于中心轴的方向向上飞出后下落。之所以会出现现实生活中的场景,是因为下面的一层固体与地球直接接触。相反,如果车厢向下边缘倾斜,地面就会推开它,以避免它的自然转动。如果这种拉力大到可以和货车车厢的重量相比,那麽地面的拉力就会把车厢扔到空中。

  所以每个链节的珠子的跑出都因为收到前面链节的拉力,罐子的底部(或下层的珠子)将其推入空中,创建一个“失速”循环,直到重力生效,才将其拖拽回去。

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