水中的小紙片能模擬《三體》中的曲率驅動？

1. 先睹為快

這次的實驗效果如下，具體步驟在下面。

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致大朋友和小朋友

正經玩每周六上午會推送一個好玩的科學實驗，可以由家長大朋友帶著小朋友在家裡動手操作。希望正經玩陪您度過每一個溫馨的親子周末，讓小朋友的童年充滿知識、愛和陪伴。

——正經玩

2. 所需材料

畫紙，鉛筆，直尺，剪刀，燒杯，滴管，瓷盆（圖中忘了加了「雕牌洗潔精」···）

3. 實驗步驟

用直尺和鉛筆在畫紙上畫出第一個動圖中的紙片形狀，

注意溝槽以及紙片尖角最好對稱。

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用剪刀沿上圖畫好的鉛筆線剪成所需紙片的形狀。

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往燒杯中添加少量洗潔精。

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往燒杯中添加小半杯水後用滴管攪拌洗潔精和水的混合液

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在水龍頭處往瓷盆里加入合適的水，就可以開始試驗了。

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4. 原理解析

我們知道，

著名的雷納德-瓊斯勢是用來表徵分之間作用力的一個非常好的模型

分子之間的距離大於平衡距離表現為引力，

分子之間的距離小於平衡距離表現為排斥力，

對於水來說，

內部水分子因為球對稱，

水分子之間合力為零且為平衡距離。

但是界面處水分子對稱破缺沒有上層水分子斥力約束，

相比內部水分子更容易揮發而使表層水分子稀疏，

致使表層水分子之間表現為引力而呈現表面張力現象，

並且因為氫鍵的作用，

表面張力相比一般液體更強。

洗潔精等洗滌液體含有表面活性劑，

它由親水基（極性基團）和 憎水基（非極性基團）組成，

當表面活性劑滴入水裡時，

親水基立馬往裡水結合，

憎水基往外。

從水的表面來看，

活性劑親水基和內層水結合，

憎水基排斥表層水分子，

讓表層水分子靠攏而引力作用力減小（表面張力減小）。

對於紙片來說，

表面活性劑沿著溝槽迅速向後排斥表層水分子，

根據牛三定律，

表層水分子對紙片有相反的作用力，

所以我們看到紙片向前沖。

-----------------我割-----------------

以上是經典微觀解釋，

但是我腦海靈光一閃，

我記得《三體》中描繪了曲率驅動璀璨的前景。

曲率驅動是說改變飛船後面空間曲率，

使空間燙平，

那麼飛船就被曲率更大的空間拉過去。

我們假想水的表面看成宇宙，

水的表面張力看成空間曲率，

實驗中紙片前面水的表面張力不變（空間曲率不變），

紙片後面加入表面活性劑後，

紙片表面張力變小（空間被燙平），

小紙船被前面表層水拉著往前沖（曲率驅動）。

-----------------我割-----------------

所以要想看到更好地效果，

首先紙片放入後要快速滴入洗潔精液，

千萬不要等到紙片被浸潤，

那就沒什麼效果了。

還有，紙片溝槽與尖角要盡量對稱，

不然紙片反衝力會分散而且可能轉向。

5. 上期回顧

NO.50 愚人節

01-玉霖實驗的分享如下：

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02-陳孝鏇的分享如下：

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