精选
是否可以设计这样的太空实验？
鲍海飞 2013-6-21
昨天晚上新闻联播的时候，看到了我们中国的太空授课：钟摆的实验，水珠以及其水珠中的气泡实验、还有转动的陀螺等实验，真是很精彩。不仅仅是视觉冲击，更有思想的震撼。因为是在微重力的情况，很多事情都变得很神奇。之所以和地球上的感觉不同，是因为参照系和相对位置关系发生了变化。如果我们一直生活在太空的话，反过来看地球上的实验，那么就会感觉地球上所发生的事件都稀奇古怪了。因为地球上有重力的作用，有了明显的约束力在里面起作用，而在太空里似乎有了更多的自由。
早晨上班的路上，我在想，如果让我设计一下太空实验，我会设计什么实验呢？前人都设计并实施了很多精彩的太空实验：如燃烧的火焰是均匀的颜色，飞去来器和地球上是一样的飞行轨迹。于是我想到了下面几个粗浅的实验，不知道是否曾经做过。
第一个太空实验：牛奶和咖啡的混合扩散实验。把白色牛奶和颜色很深的咖啡各一杯混合，会有什么结果？如果要快速混合好，是否一定要快速摇动，搅拌会有什么作用？这个实验与太空中的晶体生长不知道会有什么差别？在地球上用提拉法进行晶体生长中，由于受到重力场和温度场对流的相互作用，会发生组份分凝的现象，这是要避免的，而在太空中似乎可以避免对流作用，从而能够生长出更好的组份均匀的晶体。那么这个设计实验可以用来验证太空中两种流体的扩散行为。总之，可以设计有机溶剂、无机溶剂的混合实验，酸碱滴定颜色变化实验等。实验结果预计可能只有通过快速旋转才能实现混合均匀。要不就黑是黑，白是白了，因为没有力的梯度，只有密度的差异。
第二个太空实验：烟圈的状态和路径，即在太空舱内口吐烟圈，观察其行为变化。估计太空舱里面是不允许吸烟的，我也是反对吸烟的，但这个实验可以用来验证气体的扩散行为。地面上，如果没有风，烟一般会向上飘。实验结果预计，可能是烟圈从口中吐出后，受到初始力的作用，会在太空舱中向前移动，与空气分子相互作用会越来越大。
第三个太空实验：鱼缸中金鱼的游动。准备一个鱼缸，加满水，观察金鱼在水中是如何游动的。在地球上，受到重力的作用，金鱼一般都是规规矩矩和我们一样‘直立行走’。那么在太空中，金鱼会这样吗？在太空中，金鱼还会有方向感吗？实验结果预计：失去了重力的导航作用，金鱼估计也要不知所措地游动，它可能会迷失在水里，一会儿翻过来、一会儿掉过去，也会坐立不安。
反思1：实验一中的描述有一些问题，仍然是以地球观来看待问题。实际上，在太空中由于液体表面张力的存在，液体将以球形状态呈现。因此，实验中，需要从装牛奶和咖啡的容器中，比如牙膏，挤出一大滴白色牛奶球和一滴棕色的咖啡液体球，将其接近混合，观察结果了。
反思2：实验三中，可以用一个固定玻璃容器来装水，然后里面放鱼来观察；或者在太空舱中原位做一只很大的水滴，然后将一条小鱼放进液滴中，就得到了一个水晶鱼琥珀了，估计这样的实验可能会好看。
To be, or not to be. 确定还是不确定，真的很疑惑。地球上所进行的实验都是确定的吗，还是以几率来估算？而太空中所进行的实验都是确定的吗，有唯一解还是有多个解？还是存在几率？在太空中扔一个骰子、骰子或者一直向前，或者一直旋转，或者一边旋转一边向前。只要给定初始条件和边界条件，在太空中的实验解为：Leave it，and Let it be!
参阅：飘浮--神秘的微重力环境http://blog.sciencenet.cn/blog-278905-586356.html
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