虽然一些物理学家致力于理解物质的亚原子构成,但伊莱沙·摩西偶尔也会研究一些不太宏大的谜题。一位学生最近问摩西,他在以色列雷霍沃特的魏茨曼研究所任教,一个问题:为什么一张纸在下落时会来回飘动,而一张名片却会端到端地翻滚?
为了解决这个问题,摩西和宾夕法尼亚州立大学的安德鲁·贝尔蒙特建造了一个四分之一英寸宽的鱼缸,并将各种重量和长度的薄塑料条放入水中,以观察它们的下落方式。鱼缸的异常薄度将下落过程基本上限制在二维空间,使得研究翻滚的塑料条的微妙运动变得容易得多。
摩西和贝尔蒙特在水中使用了小铝颗粒来照亮水流,从而观察到在塑料条下落时,在条的边缘周围卷曲着微小的涡流。这些涡流为下落的纸张提供升力,就像空气流过飞机机翼产生升力一样。这些涡流通过略微降低纸张上方的水压来实现。下方较高的压力支撑着纸张。
这种效应很小,但足以轻微地支撑一张宽而平的纸或一片大而干燥的叶子。当纸张的一侧升起高于另一侧时,一个涡流就会在升起边缘处开始形成。这个涡流很快就会脱离;然后,另一个涡流会在纸张的另一端形成。涡流的这种转移可能有助于产生飘动的特征性跷跷板运动。
随着条的密度增加或长度缩短,升起的一端会越来越高。最终,条开始端到端地落下。这种急剧的转变存在于各种周期性运动中,甚至包括行走。一个人可以行走的最高速度是有限的。要走得更快,你需要开始跑步。摩西指出,行走就像飘动,而跑步就像翻滚。“想象一下一个摆动越来越高的钟摆,”他说。“如果你有足够的动量,它就会越过顶端并落到另一侧。”














