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由一个奇怪的梦引发的

肖杨 [甜蜜] 2013-05-20 21:29:19 星期一 晴天 查看:193 回复:0 发消息给作者


首先注明,这跟最近那个神马梦见大蛇的新闻没半点关系……

今天梦到某人参加了一门选修课,这门课相当怪异,内容类似是思考解决问题的办法之类的,会有很多谜题让大家解。当我去了之后,某人就临时给我了一道问题:

这是一个洗手池的简化示意图,洗手池(意味着水池是有下水管道的,即水无法在洗手池中积蓄)里放着一个有一定深度的水槽,在水龙头上放着一个小方块,被称为某人吧。题目是,怎样能让某人敢跳下来?

其实目的就是,让某人从水龙头上跳下来落到洗手池中能够受到更小的伤害。我没想出答案,因为我觉得把水槽放满水,然后让某人从水龙头上跳下来落入水槽中,这样的想法过于简单。后来,梦中某人的同宿舍同学给出了一个解决方案。把水槽蓄满水,然后把水龙头开到最大,这时让某人从龙头上滑下。

我当时看到的情景是,当某人滑离龙头的时候,马上进入飞泻的水中,和龙头流出的水一起落入水槽中。貌似这个方法可以减少一些冲击力吧……

梦境到此为止。醒了后开始回想。这里就不再用某人了,直接用方块取代,方块的密度接近人的密度。方块在平静的水中会受到浮力影响,从而受到的合力是向上的一个微小的力。但是,从水龙头流出的水是有速度的,方块在这种流体中经过加速,与在空气中,经过重力加速,得到的最终速度是否相同呢?这可能要分类讨论了。

为了使目标明确,我放弃了分类讨论,而将情况进行极限处理。假设水龙头的高度非常高,再假设水龙头非常长,那么考虑空气阻力,方块和水流落下时最终会变成匀速运动。也就是说,如果方块在水中和水流速同步的话,最终速度也是相同的,可能不存在所受损伤不同之说。于是现在又可以假设一种新的情况:

水从高处通过长管流下,假设高处的水量很大,长管很长,低处的水槽非常大,此时通过长管流出水速度最快是多少?

这里发现一个问题,由于之前是空气阻力阻止了加速,而现在,由于水槽很大,水位上升速度可以很慢,以至于空气阻力将不会起作用,那么长管中流出的水的速度会不会无极限?

现在考虑一个现实些的问题,方块从龙头上滑落时,如果龙头很滑,导致方块离开龙头的速度和水离开龙头的速度相同,那么是不是方块不可能进入水中了?

再假设一个情况,方块离开龙头时速度为零,那么进入水流时,水流中的速度是否处处相同?我们有时会把电流和水流放在一起做比较。但是他们之间其实有很多不同的性质。不知道有没有人见过巨大的水柱?不是在管子中的,而是从高处落下的。我们都知道瀑布,瀑布从高处落下,如果很高的话,会发现最终瀑布已经不是凝结在一起的水流,而是飞散的水珠,也许这可以理解为水的张力已经不足以让水凝聚在一起了。因此,我认为,如果足够高的话,最终水流是无法凝聚成水流,而是变成飞散的水珠落下。因此,这里通过长管来使水流成为水流。

这时不得不考虑另外一个问题,如果用长管的话,恐怕在一个截面上的水流速度也是各不相同的。它们是分层的,这时由于液体也是有摩擦力的。在长管内壁摩擦,会使水流速变慢,而由于液体的粘性等等原因,在不同位置,水的流速都是不同的。那么是不是可以认为如果使用足够长的长管,水流的最终流速也是恒定的?

现在假设长管内壁无摩擦力,即是光滑的。我们考虑一个初始状态:水从高处的水槽刚开始顺着长管流下。这时会发现一个和电流明显的不同之处。如果说电流是匀速的,那么水流则至少有一个加速过程。那么在这个加速过程中,水流会不会变成飞散的水珠?

我的考虑是这样的,如果把水流无限分割,最后看到是的是很多有一定相互作用力的水分子的集合。也许我这样用是不对的,因为在微观世界牛顿定律并不适用,但是这里只是做一个比方吧。按照牛顿第二定律吧,好像是,每个水分子受到地球的引力,会从静止变为加速运动,加速度应该等于g吧,可能吧。所有水分子都在做加速运动,加速度应该是相同的(如果不考虑水分子之间的力的话,个人感觉这个假设可能成立)。那么最初落下的水分子A与隔1秒后落下的水分子C(为什么用字母C某些人后面会懂得)之间的距离是什么情况呢?

按照简单计算加速度公式来算的话(这里简化了模型,所以可能实际微观世界中,是不能这样计算的),SA=gt^2, SC=g(t-1)^2。因此SA-SC既是两者之间的距离计算公式,我发现两者距离在不断增加,但是增加的速度是恒定的,即它们不会加速分离,它们是匀速分离的。但是,不可否认,它们还是在分离。那是不是说,如果水的张力不足以抵抗这种分离趋势,那么水流在加速下落时,无论是否有管子存在,都会分散成水珠?

现在讨论的越来越远的,而且将会更远……从加速这个词,我很快想到了最近的一个新闻,或者说是发现吧。据说宇宙正在加速膨胀中,其实我对这个的了解非常少。不过我认为从简单分析中发现矛盾,也可以推动发现的过程,因为如果与事实相矛盾,那么说明某处是有错误的,或者考虑有所欠缺。

如果宇宙是加速膨胀的,那意味着我们和其它星系不是匀速分离的。我们从以前的宇宙大爆炸假设出发的话,宇宙起源于一个点,具体叫啥点我忘了,这里也不重要。如果是爆炸模型,那么我们从常识判断会发现,一个炸弹爆炸了,其弹片最终还是静止了……好吧,相对静止了。也就是说,炸弹爆炸了,弹片经过炸弹爆炸加速后,受到了阻力,于是从运动状态,变为了静止状态。我们可以理解这个阻力可能来源于空气等等。以前我们在说宇宙是真空的,基本等同于没什么阻力了,后来这次研究认为,宇宙中存在暗物质和暗能量,似乎这样的解释是一种很微妙的说法……我们先假设宇宙真的是真空的。

那么宇宙大爆炸之后,各种物质将会向四面八方飞出去,就像弹片一样,但是因为宇宙是真空的,所以它们的运动不会趋于静止,那么它们将是匀速的分离。如果有某个星系A和某个星系C大概在往一个方向飞的话,可能它们之间的距离是不变得。当然,现实中这是不可能存在的情况,无论是万有引力还是微观世界中的神马量子力学,都不允许这种情况发生,因为物质会互相吸引。但是我们从整体来看,宇宙的膨胀应该是匀速的。这很容易理解,因为按照假设,这个大爆炸只发生了一瞬间,在我们现在这个时间点上,大爆炸的作用力已经不存在了。那么问题来了,如果宇宙是加速膨胀的,那必然有种力,让宇宙加速膨胀!这可能就是它们提出暗物质和暗能量的原因之一吧。不过总觉得这种提法有点幼稚,一方面是名字感觉像在看yy动画片,另一方面,这种暗物质或者暗能量不可能像空气般存在,因为空气存在了,所以最终弹片停止运动了,而宇宙模型恰恰相反,按照那些科学家的观测结论,宇宙在加速膨胀,换成我们平常的理解,就是炸弹爆炸了,弹片四散,而且是加速四散,那这个炸弹的杀伤力真是好大好大……这显然是由简单分析得到的矛盾,由此我们应该认为,分析中缺少了一些元素,或者,干脆就是所观测的结果是有误的!即我们得到的事实就是错的。如果是缺少了一些元素,那么暗物质和暗能量显然成为了合理的解释,不过这种东西的存在有点违背常理,因为这种东西似乎是活的!它们能够让物质加速运动?!而且是以发散状态加速运动

如果是某个引力源,那么周围的物质向这个源运动会是加速的,但是它们的总体趋势是收缩的,而不是膨胀的。如果是膨胀的,我们做一个比较形象的比方就是,在宇宙的最外层,有一圈东西,它们能够发出极强的引力,从而使内部的各个星系加速运动,因此运动趋势是膨胀!由于我们暂时无法理解暗物质或者暗能量是神马,所以这种比方虽然形象,但是在理论上也显得很无力。或者说,暗物质或者暗能量和我们平时接触的物质之间的引力是相反的,它们是斥力,而这种斥力和磁铁同性相斥还不同,这种斥力表现为距离越远,斥力越大!!!这是一个与常识最为矛盾的地方,因此我觉得一定是有某些地方出错了!

我个人的猜测是:

(1)那些宇宙学家们测量出现了问题,宇宙可能不是加速膨胀的,是他们测错了。

(2)在宇宙中存在着一种违背常理的东西,可能是物质可能是能量,就像反物质一样,它们所表现的也是和常理相反的性质。

基于常识,我偏向于第一种猜测,因为人出错的概率很大,而且,宇宙很大,宇宙学家们的测量一定是不充分的(那么大的宇宙,他们只能观测其中的一些部分而已),而由这些结果得到的结论的充分性也让人起疑。换句话说,我认为宇宙不是在加速膨胀的,如果存在所谓的暗物质和暗能量,那意味着宇宙也不会最终趋于热寂!一个加速中的系统,我觉得从常识考虑,它的能量不是趋于无序的……

好吧,这个奇怪的梦引发了这么多东西,因为今天要打羽毛球,所以及时打住了思绪,不过觉得应该写一些,不然会忘了自己曾想过这种诡异的事情。结果,现在要写完了,马上打球时间也快到了,唉……


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