本周,《自然》发表的一篇论文报告了一种在悬浮液体层下面反向漂浮的迷你船,展现出不同寻常的浮力。这项研究成果挑战了我们对于液体-空气界面的直觉理解,或有助于未来进一步研究液体边界行为。在重力的作用下,容器(如烧瓶)中的液体通常会落至容器底部。但是在特定情况下,垂直振动液体可以使之浮于某低密层(如空气层)之上。
来自法国国家科学研究中心、巴黎高等物理化工学院的 Emmanuel Fort 及同事一直在研究垂直震动的影响。在这项最新研究中,他们发现了一种奇特的现象,这种现象可以让轻型物体以一种反向浮力漂浮在这种液体的底部表面,仿佛重力倒转。他们在实验中向容器内注入液体(如硅油或甘油),接着垂直振动容器,将空气注入容器底部,直到液体开始悬浮。像模型船这样的物体便可在悬浮液体的下表面反向漂浮。
研究人员解释说,垂直振动引发了这种明显的反重力效应。不仅如此,他们还发现液体下部的空气气泡会下沉而不是上升,这是一种在之前实验中观察到过的相关的反重力效应。奥克兰大学的 Vladislav Sorokin 和 Iliya Blekhman 在一篇“新闻与观点”文章中评价道,Fort 及同事的观察结果违反了阿基米德原理,即浸在流体中的物体受到竖直向上的浮力,其大小等于物体所排开流体的重力。
他们表明这种浮力会映射在悬浮液体层的下界面,并使用同时浮在悬浮液体层上层和下层的两只船证明了这一点。但是,这不仅仅只是一种海上奇景:这种现象或许在运输气体或流体中被困材料方面,具有实际应用意义。