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日本19年拿19個諾貝爾科學獎,看完這檔兒童節目你就明白了!

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來源丨普象工業設計小站(ID:iamdesign)

今天通過一部

顛覆你以往「科學觀」的青少年科普節目

《獻給未來的科學家》

告訴大家日本為何

能在諾貝爾科學獎中屢獲佳績

這檔節目由以設計日本出入境章

而出名的佐藤雅彥監製

它從材料的物理性質出發

一集用3至6分鐘的實驗時間

介紹一種特殊的材料

把科學知識變成

一系列可視化的創意

讓人們印象中晦澀

無趣的科學變得極有意思

如在第一集中就介紹了一種

叫做「超導體」物質

這種材料極有「特性」

就是當冷卻到一定程度時

通常不會發生現象

像下方一樣將強力磁鐵放在

被液氮冷卻過的超導體上

兩者之間會立即產生一個抗磁效應

磁鐵沒有像常規情況那樣下落

而是懸空在超導體上方了

即使把它拿起來搖動

磁鐵和超導體的相對位置

也不會發生任何改變

再將其反過來

也還是原來的亞子

在物理學上這種現象叫做

「超導的釘扎效應」

01

物質的記憶力比人還要強?

除了人和各種動物有記憶

你還知道什麼有記憶嗎?

原來物質材料也是記憶的

比如這條金屬絲

它就「記住」了自己伸直時的狀態

即使把它變得再彎曲

只要放到60度以上的水裡

就能立刻恢復原狀

金屬絲為什麼能

自己伸直回來了呢?

別著急

再來看一下這個紫色小薄片

平時非常堅硬,怎麼也掰不動

但只要泡在熱水裡

就會變得很柔軟

可以用手隨意進行拉伸

再將它放回同等溫度的熱水中

又立即恢復到原來的樣子了

看到這估計有人問,這是怎麼回事?

金屬絲和薄片肯定有問題

其實,它們是由一種叫做

「形狀記憶材料」的物質構成

只要遇上高溫就可以恢復原狀

而容器里的水就達到了60攝氏度

這種材料到底有多神奇呢?

哪怕是被壓縮到極致的彈簧

恢復起來也一點都不費力

首先,先把彈簧拉得長長的

接著把彈簧掛在平台上

底端掛一個小蠟燭

等把蠟燭點燃會發生什麼現象呢?

會發現隨著溫度升高

彈簧逐漸收縮,恢復原樣

那麼,如果給蠟燭坐個車

兩端同時掛著形狀記憶材料的彈簧

會發生什麼呢?

彈簧一遇到火就會上縮

軌道的一側會被抬起

小車自然而然就會滑向另一邊

如此反覆

直到兩根彈簧恢復原狀

02

能被磁石吸起的鉛筆芯

根據我們的生活常識

與物理課本上的知識

知曉磁鐵一般只對鐵

鈷、鎳這些「老鐵們」有吸引力

像由石墨和黏土混合而成的鉛筆芯

是沒有一丁點吸力的

不過,當鉛筆芯被放入水中

它就完全變樣了

不僅會受到磁鐵的影響

還會隨著磁感線改變運動方向

將折短的鉛筆芯置入有水的玻璃瓶中

並搖晃均勻

將玻璃瓶放到兩個磁鐵之間

奇蹟的一幕出現了

鉛筆芯都沿磁場線,慢慢對齊

利用這個原理

實驗者還用鉛筆芯

拼出了一組同向運動的字母NIMS

03

玻璃遇油就「化了」

之前在看《哈利波特》時

就被一款隱形衣強烈吸引

覺得這樣神奇的事物

大概只存在於電影中了

沒想到在現實中

還真出現了許多能隱形的事物

在《看不見的玻璃》這一期中

就有一塊透明玻璃板被

放入混合油中時,就消失不見了

再拿一個夾子放在玻璃板上

並將其浸入混合油中

看到只有夾子漂浮在水中

那麼,為什麼只有玻璃會消失呢?

因為油的折射率=玻璃的折射率

在油和玻璃的交界處

原本應該被折射的光線

直接就通過了

玻璃板看起來才會像「隱形」了

利用這個原理

我們再在一個大水槽里

做一個像多米諾骨牌一樣的裝置

其中部分部件由玻璃構成

裝置安放好後

用混合油把水槽裝滿

將玻璃珠從左上角的軌道放下

會發現玻璃球在水中消失了

但是,它依然在繼續運動

隱形的玻璃球推著紅色擋板在前進

然後,在隱形樓梯上推著圓柱體走

把多米諾骨牌推倒了

能借物理原理做出這樣的實驗來

也太有意思了吧!

04

最強磁鐵的最弱點

俗語云「人無完人,金無足赤」

就連一塊磁鐵也不例外

接下來的這個實驗就向大家證明了

具有最強磁力釹磁鐵的最大弱點

下面讓我們通過用

三個大小相同

磁力不同的磁石做一組實驗

來驗證一下吧!

先對三塊磁石做一個磁力測試

判斷出每塊磁鐵磁力上的大小

然後將三塊磁鐵(最右端為釹磁鐵)

放置到鋁板上

在鋁板下方通過磁力拉起

三個吊線曲別針

用火對鋁板進行加熱

等加熱到一定溫度時

會發現釹磁鐵

下方的曲別針降落了下來

曲別針之所以會下落

是因為隨著加熱釹磁鐵的磁化強度

達到了降為零時的溫度——居里溫度

而具有最強磁力的釹磁鐵的

居里溫度明顯低於其它磁鐵的

這個實驗向大家證明了

磁力最強的釹磁鐵

是不能在高溫環境下使用的

05

鑽石竟能切斷冰塊!

世界上最堅硬的礦物質是什麼?

當然是所有女生都拒絕不了的鑽石了

除了具有堅硬的「品質」外

它還有另外一個大優點

那就是擁有極強的導熱功能

首先,我們將一塊鑽石板

插在具有一定傾斜度的卡槽中

在斜坡上方放一塊冰做自由滑落

隨著冰塊的移動

鑽石板漸漸嵌套在冰塊內了

當我們用手指捏住這個鑽石板

冰塊就像被切割一樣

從中間開始融化

但當手指鬆開,切割停止

以上種種現象皆源於

鑽石的熱傳導作用

手溫可以通過鑽石傳熱融化冰

冰也通過鑽石傳冷給手指

因此,當同時用鐵、塑料、鑽石

切割冰塊時會看到

只有高導熱性的鑽石板

會切斷冰塊

06

超防水材料的產生竟然來源於葉子

大家有沒有觀察過

水滴落在植物葉子上時會形成

一滴滴像球體的小水珠

飽滿圓潤似珍珠

如果用芋頭葉子實驗一下

會看到水滴會從葉子的表面滑動並灑落

這種現象的產生是因為

芋頭的葉子具有很強的防水性

根據其防水原理

可以製成我們日常用到的防水材料

像下面這塊具有親水性的玻璃

當水碰到它的時候

水會向四外蔓延開

但給玻璃噴上

超級防水材料後再滴水

會看到玻璃上的水珠

不再似之前般發散

而是像芋頭葉上的水滴

成為一個個美麗的圓點

所以,當水滴到一個四周塗滿

防水材料的玻璃板上的時候

親水玻璃像一個小水槽一樣

將水全部聚集在了中間

同時,還有一個發現

就是如果玻璃板一半是防水材料

一半是非防水材料

水會全部流向了非防水的那端

依據這種原理

新的液體輸送方式誕生了

這種向斜坡上輸送的水滴

被運用到了醫療臨床中

整個實驗過程雖然比較簡單

卻能讓觀眾認識到

即使尋常普通的材料物質里

也會隱藏著有趣的「生命力」

通過融入新的想法

就可能誕生很多實用的新事物

為人類的進步做出更多的貢獻

就如節目製作組的初衷那樣

他們不奢求每個孩子都能成為科學家

但希望大家能夠把看不見的

「科學原理」與看得見的生活聯繫起來

對這個世界有更多了解的同時

也能有一雙善於發現問題的眼睛

與永葆一顆好奇心

一起來看看視頻介紹:

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