数十年的物理学之谜—费曼的喷水器问题终于解决

世世代代以来，夏季的炎热让孩子们在老式 S 形花园洒水器喷出的螺旋水流中奔跑。

但是，如果喷头被浸入水中并被吸入水中，会发生什么情况呢?如果水流被涌入的力驱动而反向流动，它会像普通喷头一样旋转吗?或者当吸力向前推动旋转时，它会以相反的方向旋转吗?它可能会奇怪地静止不动吗?

这是由 20 世纪中叶著名物理学家理查德·费曼 (Richard Feynman) 提出的几十年前的问题，后来被称为费曼洒水器问题。

现在，一群数学家认为他们终于通过一系列由数学模型支持的实验室实验解决了这个问题。

他们当然不是第一个尝试的人，但他们的预测通过实验结果得到验证是有帮助的。

20 世纪 40 年代初，费曼是普林斯顿大学的一名研究生，他做了一个临时实验，据他的同事称，该实验显示洒水器在几次微小的摆动后保持静止。恩斯特·马赫 (Ernst Mach) 在 1883 年首次记录该问题时也提出了类似的想法。

此后的实验产生了相互矛盾的结果：一些显示喷头朝相反方向旋转;另一些显示喷头朝相反方向旋转。其他人观察到它不规则地改变方向或仅移动了很短的时间。

纽约大学物理学博士生王凯哲及其同事将这些差异归因于过去实验装置的几何形状以及旋转轴和内部轴承之间的摩擦力，这些摩擦力可能抵消了其他力。

因此，他们制造了一种新型超低摩擦旋转轴承，使定制的反向洒水器能够自由旋转。该洒水器有两个由弯曲管制成的臂，圆柱形管顶部有一个虹吸管，当该装置浸没在装满水的水箱中时，虹吸管可以吸水。

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