费曼的反向喷水器问题我们都见过草坪上随着水的喷出而旋转的S形喷水器。一个常规的正向喷水器的喷头与火箭类似，可以通过喷射喷流来推进自身。而物理学家费曼（Richard Feynman）想知道，如果把这样的喷水器放在水下，并且让水的流动方向反向，换言之，它不是将水喷出，而是将水吸进，那么会发生什么？喷水器会朝哪个方向旋转？这个问题看似简单，但实际上是流体力学中的一个极其复杂的未解之谜。
上个60年代到80年代，在费曼对这一问题展开了研究与推广后，它引发了大量的研究，不同的实验也给出了矛盾的答案。
现在，在一项新发表于《物理评论快报》上的研究中，一组应用数学家通过将精确的实验和数学模型相结合，为这个谜题提供了一个明确的解答：在吸水时，喷头的旋转方向会反向，喷水器的运动会变得不稳定，且运动速度要慢得多。
若要将这个“思想实验”转变为真正的实验，研究人员必须让喷水器在旋转的时候尽可能少地产生摩擦。这正是过去的实验所面临的一个主要挑战。在新的研究中，研究人员设计了一个安装了超低摩擦轴承的S形喷水装置，可以在喷射和吸收一定流量的流体时，以任意长的时间自由旋转。与此同时，他们也对装置中的喷头进行了特别设计，使他们能够观察并测量水流是如何在喷头内外流动的。
为了更好地观测反向喷水过程，研究人员在水中加入了彩色染料和悬浮微粒。当用激光照射时，水流中的染料和微粒可以散射激光，从而能够被高速摄像机更好地捕捉。为了能够以更高的精度测量反向喷水器的运动，研究人员将实验时间延长到了数小时之久。实验结果表明，无论是正向还是反向的喷水器，都是由喷流推进驱动的。但反向喷水过程并非正向喷水情况的时间反演，当水流被吸进旋臂时，流动模式就完全改变了。
常规的正向喷水器就像旋转版的火箭，靠喷涌而出的水流提供动力。但反向喷水器就像一个“内外翻转”的火箭，喷流会沿着旋臂流入，并在两个旋臂相接的腔室中相遇。值得一提的是，它们并非完全正面相遇，而是以一定的角度发生“擦碰”。
虽然这种流动驱动了反向的旋转，但这种运动并不稳定，其运动速度会表现出持续的波动。而且反向喷水器的旋转速度比常规喷水器慢得多，总的平均旋转速度是水向外流动的正向喷水器的1/50。
研究人员用数学模型分析了反向喷水器的运动，发现在反向流动的情况下，也有一个类似火箭的推进在发挥作用。乍一看，反向的喷流只是指向装置的中心，不会产生任何扭矩；但事实上，当喷流在穿过弯曲的旋臂时会发生扭曲，因此反向流入的喷流并非精确地指向中心。当水在旋臂的弯曲处流动时，它会被离心力向外侧抛，产生不对称的流动剖面，使得反向喷水器的情况更加微妙。
虽然乍看之下，把喷水器反向似乎并没有什么实际应用意义。但研究人员表示，在流体力学的一些应用中，能够精确地控制装置喷出的喷流，并了解这个过程是如何改变了施加在它们身上的力，是非常关键的。他们认为，这一结果或许有利于我们利用一些能够减少对环境产生负面影响的能源技术，比如大气中的风，以及海洋和河流中的波浪和水源。