在澳大利亞昆士蘭大學物理樓二層大廳,放置著一個玻璃漏斗,里面黏稠的黑色瀝青正在滴落。在這里,時間仿佛按下了減速鍵,從1927年至今,近百年的時間里,只落下了9滴。
這是聞名世界的瀝青滴漏實驗。發起人托馬斯·帕內爾(Thomas Parnell)的初衷是向學生展示,物質的形態遠非肉眼所見那么簡單。瀝青看起來和摸起來都像固體,可以用錘子敲碎,但實際上它是高黏度的“超級流體”。2005年,已故的帕內爾被追授“搞笑諾貝爾獎”。
時光流逝,瀝青滴漏實驗儼然成為見證歷史的鏡子。1927年實驗開啟時,電視機剛發明不久;如今,人類已經步入快節奏的AI時代。令人唏噓的是,這個實驗換了三代守護者,但三位教授都未曾親眼見證滴落的瞬間。
目前,實驗仍在進行。全球已有超過3.5萬人注冊觀看實時直播。據科學家估計,第10滴的到來很可能就在近幾年。
這是一個真實發生的,關于耐心、遺憾與時間的科學故事。
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瀝青滴漏實驗 圖源:昆士蘭大學官網
起點
瀝青滴漏實驗的起點,要從實驗發起人帕內爾說起。他是昆士蘭大學物理系的奠基人,也是該校首任物理學教授。
1881年,帕內爾出生于英國一個農民家庭,他不僅在自然科學的學習上異常勤奮,還熱衷于體育運動。23歲時,帕內爾漂洋過海,來到澳大利亞墨爾本大學三一學院任教。由此可見,這是一位既有才華又勇敢的青年。
1911年,帕內爾前往新成立的昆士蘭大學擔任講師,8年后升任教授。作為該校物理系元老,他領導物理系作出了巨大貢獻,為昆士蘭醫院系統的X射線和鐳服務打下科學基礎,并建立氡實驗室。昆士蘭大學現在的物理樓就是以他的名字命名——帕內爾大樓。
時間來到1927年。彼時,物理學正處于激動人心的年代:愛因斯坦的相對論方興未艾,量子力學的大幕正在拉開,帕內爾卻做了一件看起來有些“無聊”的事——他想向學生證明,有些東西看起來是固體,其實是液體。
他選中了瀝青。這是一種從焦油中提取的黑色物質,被用于道路鋪設、船只防水涂層等。常溫下的瀝青摸起來硬邦邦的,用錘子一敲就能碎成渣,怎么看都是固體。
但帕內爾知道,事情不像表面看起來那么簡單。
為證明瀝青其實是液體,帕內爾將一份瀝青樣本放進一個密封漏斗里,并在1930年剪開漏斗封口。于是,瀝青開始以肉眼無法察覺的速度緩慢流動,向下方的燒杯滴去。
此后,是漫長的等待。
第一滴瀝青滴落,用了整整8年。那是1938年12月,帕內爾終于證明了他的觀點:瀝青是液體。
人們從實驗中計算得出,瀝青的黏度大約是水的1000億倍。
1948年,帕內爾去世,享年67歲。他這一生只經歷了兩滴瀝青的滴落過程,第一滴是1938年、第二滴是1947年,但兩次滴落都發生在他不在場的時候,均為“事后發現”。
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托馬斯·帕內爾 圖源:昆士蘭大學
最“悲催”的守護者
帕內爾去世后,瀝青滴漏實驗有13年處于閑置狀態。
1961年,年輕的物理學家約翰·梅因斯通(John Mainstone)在學校櫥柜里發現了這個裝置,他主動接過了實驗“看護權”。沒想到這一看,就是52年。
梅因斯通非常重視這項實驗,將它當作自己的畢生事業,他希望成為歷史上第一個親眼看到瀝青滴落瞬間的人。因此,他每天都要檢查裝置好幾次,細致地觀察瀝青的細微變化,不放過一點進展。
然而,命運仿佛跟他開了個殘酷的玩笑。52年時間里,共有5滴瀝青滴落,但梅因斯通每次都不巧錯過,直到去世。
1988年7月,實驗正在布里斯本世界博覽會上展出,第7滴瀝青即將滴落。梅因斯通就在現場,但他離開了幾分鐘去買飲料喝。就在這幾分鐘里,梅因斯通錯過了這一次滴落。
此后,為了捕捉到瀝青滴落,梅因斯通安裝了一臺攝像頭,24小時監控。2000年11月,第8滴瀝青滴落,攝像頭拍攝到了,但儲存數據的硬盤發生了故障,依然無人看到滴落的瞬間。
2005年,梅因斯通和已故的帕內爾共同獲得了“搞笑諾貝爾獎”。這個獎項專門頒給那些“先讓人發笑,再引人思考”的研究。頒獎詞寫道:“即便是看似最無聊的實驗,通過耐心和堅持,也能帶來重要的科學發現。”
據報道,無論是生前還是死后,梅因斯通的人生幾乎被瀝青實驗占滿。同事評論說,瀝青實驗簡直就像他的“寵物”,讓他花費了一生的時間與之相伴。對于梅因斯通而言,物理學是他的終生事業,而這個瀝青實驗,則是他生命中最大的愛好和樂趣。
在生命的最后幾年,梅因斯通把全部精力投向瀝青實驗裝置。他堅持每天觀測實驗數據、查看網絡攝像頭的畫面,還會用郵件回復世界各地“粉絲”的問題,和前來昆士蘭大學參觀的科學愛好者聊聊天。
“即使在退休之后,梅因斯通教授對瀝青實驗也是全心奉獻。”一位實驗室負責人如是說。
最令人遺憾的是,在去世前,梅因斯通眼睜睜地看著,新的瀝青已經懸掛成了一顆“完美的淚滴”,離下方的燒杯越來越近。他曾經樂觀地對媒體說:自己在年底就能看到瀝青的滴落。
2013年8月23日,梅因斯通去世,享年78歲。在他去世八個月后,2014年4月,第9滴瀝青落下了。
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梅因斯通與1990年正在形成的第8滴瀝青 圖源:昆士蘭大學
凝視時間
從2014年開始,安德魯·懷特(Andrew White)教授成為了實驗的第三代守護者。如今,這個快滿百歲的實驗正在醞釀第10滴,人人都可以通過網絡直播觀看這一實驗。
漏斗里剩余的瀝青,還能再滴上至少100年。且由于瀝青的滴落速度受到溫度影響,在20世紀80年代大樓安裝空調后,瀝青的流速就變慢了。也就是說,這個實驗大概率會比所有人都“活”得更久。
有趣的是,在昆士蘭大學的這項瀝青滴落實驗并不是孤例。在世界其它地方,類似的實驗也在進行。
愛爾蘭都柏林圣三一學院有一個始于1944年的瀝青滴落實驗。它知名度稍遜,但在2013年7月,它成為世界上首個人類用攝像機拍下滴落瞬間的實驗。
蘇格蘭國家博物館的瀝青滴落實驗則始于1902年,是現存最古老的滴落實驗。由于環境原因,它流動的速度更慢,至今只滴落過兩次。
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2024年8月,蘇格蘭國家博物館的瀝青實驗 圖源:該博物館官網
威爾士阿伯里斯特威斯大學也有一個始于1914年的瀝青滴漏實驗。但這個實驗的瀝青極其黏稠,至今還沒有一滴瀝青滴落!科學家估計,還需再等至少1000年,才會滴落第一滴。
為什么一個看似“無聊”的實驗,會吸引全世界的關注?
梅因斯通曾評價道:“實驗本身啟迪著雕刻家、詩人、作家,讓他們反思現代生活節奏和時間的意義。”
當AI以毫秒為單位進化時,這些實驗室里的時間依然以十年、百年為單位靜靜流淌。當人們學會與時間和解,就能在等待中發現永恒。
參考資料:
1.https://www.sciencealert.com/the-worlds-longest-running-lab-experiment-is-almost-100-years-old
2.https://smp.uq.edu.au/pitch-drop-experiment
3.https://en.wikipedia.org/wiki/Pitch_drop_experiment
4.https://physicsmuseum.uq.edu.au/famous-pitch-drop-experiment
5.https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/longest-running-laboratory-experiment
6.https://www.nms.ac.uk/discover-catalogue/pitch-drop-one-of-the-longest-demonstrations-in-the-world
7.https://theconversation.com/explainer-the-pitch-drop-experiment-33734
8.https://www.cnn.com/2013/04/30/world/asia/pitch-drop-experiment/index.html
9.https://www.atlasobscura.com/places/pitch-drop-experiment
10.https://improbable.com/2014/04/17/the-drop-dropped-in-the-ig-nobel-winning-pitch-drop-experiment/
11.https://news.uq.edu.au/2005-10-07-improbable-award-long-term-experiment
12.https://zqb.cyol.com/html/2013-09/25/nw.D110000zgqnb_20130925_2-10.htm
13.https://www.sohu.com/a/461174118_120090474
14.https://www.nms.ac.uk/discover-catalogue/pitch-drop-one-of-the-longest-demonstrations-in-the-world?utm_source=chatgpt.com +
來源:科學網
編輯:楊樂多
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