沥青滴漏实验,是一个用于测量沥青流速的长期实验,该实验由澳大利亚昆士兰大学的托马斯·帕内尔教授于1927年开始实施,其向学生们证明这样一个理论:一些物质看上去虽是固体,但实际上是粘性极高的液体。

本页面主要目录有关于沥青滴漏实验的:实验历程、昆士兰大学实验时间线、实验意义、实验轶事、相关实验等介绍

外文名

Pitch drop experiment

所属国家

澳大利亚

相关理论

一些物质看上去虽是固体,但实际上是粘性极高的液体

学科

材料工程

实施者

托马斯·帕内尔教授

实验时间

1927年起

实施单位

昆士兰大学物理学院

简介

1927年,澳大利亚昆士兰大学的帕内尔(Parnell)将沥青样本放入一个封了口的漏斗内,并使其冷却了三年。1930年,其将漏斗的封口切开,让沥青开始缓慢流动。第一滴沥青落入烧杯中,花了八年时间。1988年之前,进行沥青滴漏实验的大气条件最初并没有特别控制,因此,沥青粘性会因温度的波动而改变。在1988年第7滴沥青滴出来后,研究人员开始给实验场地安装了空调,以调节室内温度。2014年4月9日,第九次滴落,全天候监控的网络摄像头记录了全过程,在此之前,没有人目睹过沥青滴落的情况已持续了87年。

实验历程

1927年,澳大利亚昆士兰州的帕内尔(Parnell)将沥青样本放入一个封了口的漏斗内,并使其冷却了三年。1930年,其将漏斗的封口切开,让沥青开始缓慢流动。第一滴沥青落入烧杯中,花了八年时间,第二滴落入烧杯又花了九年时间。帕内尔在1948年9月去世时,并没有看到1954年的第三次下降。

到了1961年,约翰·梅因斯通(John Mainstone)加入昆士兰大学物理系,接手了该流体滴落的实验,梅因斯通要求部门负责人为学校的理工科学生公开展示它。最终,在1975年左右,迈因斯通说服了部门负责人,并在该部门大楼前厅的橱柜中公开展示了该实验。1988年之前,进行沥青滴漏实验的大气条件最初并没有特别控制,因此,沥青粘性会因温度的波动而改变。在1988年第7滴沥青滴出来后,研究人员开始给实验场地安装了空调,以调节室内温度。从此实验室内温度不再变化,温度的稳定延长了每滴沥青从漏斗中滴出来的时间。

2000年11月,第八点滴落,由于摄像头在关键时刻出现故障,因此无法记录到过程。直到2014年4月9日第九次滴落,全天候监控的网络摄像头才记录了全过程,在此之前,没有人目睹过沥青滴落的情况已持续了87年。

沥青滴漏实验

昆士兰大学实验时间线

截止2023年10月,该实验共滴出9滴沥青。

年份

状况

到达此状态所用时间

从切开封口所用总时间

从架设实验所用总时间

1927年

架设实验

——

——

——

1930年

切开封口

3年

——

3年

1938年12月

第一滴

8年11个月

8年11个月

11年11个月

1947年2月

第二滴

8年3个月

17年1个月

20年1个月

1954年4月

第三滴

7年2个月

24年3个月

27年3个月

1962年5月

第四滴

8年1个月

32年4个月

35年4个月

1970年8月

第五滴

8年3个月

40年7个月

43年7个月

1979年4月

第六滴

8年8个月

49年3个月

52年3个月

1988年7月

第七滴

9年3个月

58年6个月

61年6个月

2000年11月28日

第八滴

12年5个月

70年11个月

73年11个月

2014年4月20日

第九滴

13年6个月

84年5个月

87年5个月

参考资料

沥青滴漏实验

实验意义

96年前(截至2023年),为了向学生们证明“沥青是液体而不是固体”,一位名叫托马斯·帕内尔的物理学家设计了沥青滴漏实验。直到托马斯·帕内尔60岁去世那年,他只等到了3滴滴落的沥青。随后接管实验的另一位物理学家约翰·梅因斯通,用50多年的时间,也只迎来了5滴滴落的沥青。

随着沥青滴漏实验变得著名之后,梅因斯通称,这个持续80余年的实验并不能简单地说明“沥青是液体而非固体”。更准确的说法是,沥青是一种相态复杂的混合物。

沥青滴漏实验已持续多年,早已证明最初的目的,现在继续下去的意义就是体现了:自然界的伟大之处就在于它的不可预测性。截止到2023年,在96年的坚持之后,这个当年看起来简单而古怪的实验装置已经有了点“见证历史”的意味。1927年,当实验装置设计完成的时候,人类刚刚发明了电视,并且发射升空了第一枚火箭。1938年第一滴沥青掉落的时候,第二次世界大战正一触即发。

根据吉尼斯世界纪录,沥青滴漏实验是世界上持续时间最久的实验,而漏斗内的沥青仍足够使这个实验再持续几百年。无论我们的生活变成什么样,沥青仍在酝酿着下一滴的滴出。当人们为每一滴掉落的沥青而期待、失落的时候,那些相隔几十年的沥青滴,早已在烧杯底部慢慢融合,看不出一点差别。

沥青滴漏实验

实验轶事

差点沉寂消失

1961年,当梅因斯通第一次看到这个实验装置的时候,是一个同事无意间告诉他,物理学系的碗柜里放着一个“奇怪的东西”。梅因斯通随后看到了这个由漏斗、烧杯和沥青组成的奇怪装置,并且对它产生了浓厚的兴趣。不过,学校里的其他人并不认同这一点。梅因斯通试图说服物理系主任,希望向学生们公开展示这个实验,但他很快得到了拒绝的回复。1975年,梅因斯通负责昆士兰大学开放日的布展工作,曾经被嘲笑的沥青实验成了面向整个昆士兰州民众的展览项目之一。结果,在展览上实验引起了广泛关注,它甚至变成了昆士兰大学的一个著名景点。

多次错过滴落

从1961年接手这个实验之后,梅因斯通已经几次重演了这样擦肩而过的遗憾。1962年,当实验的第4滴沥青摇摇欲坠的时候,27岁的梅因斯通刚刚结婚并与妻子一起出门度蜜月。结果,等他从蜜月回来,崭新的沥青滴已经稳稳地落在了烧杯底上。

 在1988年的第7滴沥青再次被错过之后,梅因斯通决定借助科技的力量。他在实验装置旁边摆上了一个摄像头,24小时监控实验进展。2000年11月,当第8滴沥青即将滴落的时候,梅因斯通心安理得地去了伦敦。结果,当沥青真的掉落的时候,储存设备出现了故障,摄像头拍摄的滴落画面没有保存下来。梅因斯通回到澳大利亚的第一项任务,就是升级监控系统,并且在实验设备的周围摆上了3个独立的摄像头。

搞笑诺贝尔奖

2005年10月,梅因斯通因为这个漫长的实验获得了当年的“搞笑诺贝尔奖”。在美国哈佛大学的桑德斯剧院,面对台下1200名观众,一位“真正的诺贝尔经济学奖得主”向他颁发了获奖证书。同样获得证书的,还有已经去世多年的实验创立者,托马斯·帕内尔教授。梅因斯通在接受采访中真挚地感谢帕内尔,尽管他们从未相识。其表示,已故的托马斯·帕内尔教授留给人类一份如此宝贵的遗产,它幽默搞笑,同时也让人们有兴趣了解沥青这个‘复杂烃类混合物’的样态和行为。

相关实验

都柏林圣三一学院

1944年,都柏林的沥青滴落实验在当地的圣三一学院被设立,科学家希望能够借此证明,这种高黏度或低流动性、在室温下似乎是固体的沥青材料,事实上也在流动,即使速度十分缓慢。与澳大利亚昆士兰大学开始自1927年的沥青滴落实验相比,圣三一学院的这个实验更“年轻”,知名度也更低。

2012年4月,圣三一学院的物理学家为沥青滴落实验安置了一个网络摄像头,这样一来任何人都能观察实验,并可能成为目击沥青滴落瞬间的第一个活着的人。2013年7月11日下午5时左右,物理学家Shane Bergin及其同事拍摄下了在科学领域最热切期待和令人兴奋的一滴液滴的坠落。圣三一学院研究小组通过监视该液滴的演化过程,估计了这种沥青的黏性,结果显示它比蜂蜜黏稠约200万倍,或者是水的黏性的约200亿倍。而液滴的形成速度主要取决于沥青的确切成分,以及温度和震动等环境条件。

Mainstone表示,沥青滴落实验的价值不在于对科学的影响,而在于其对历史和文化的影响,它激起了雕刻家、诗人和作家对时间流逝和现代生活节奏的深刻思索,并让人们联想到科学和事物发展的恒久性。