從Mould效應看今天世界科學界有多弱！

戴榕菁

在如今這個前端物理學家們擼起袖子試圖破解宇宙間的暗物質和暗能量的年代，世界專業科學界往往會顯露出他們在經典力學的基本功上仍存在著的很大的欠缺。如果說之前提到的黑鳥[1]（Blackbird）超風速逆風車因直接觸及到作為現代科學的基石的熱力學定律而令人費解是不足為奇的，那麽科學界在所謂的Mould效應[2]^,[3]（Mould Effect）或鏈條噴泉（Chain Fountain）上表現出的困惑和錯誤就顯得有些太弱了。

所謂的Mould效應是由史蒂夫莫德（Steve Mould）在2013年通過youtube演示的這樣一種現象：當你把一長串珠鏈的一端從一個容器中拽下後會出現鏈子在向下掉落之前先向上噴起的現象（見本文下麵的視頻）。

同黑鳥逆風車現象一樣，Mould效應也引起了科學界[4],[5]的熱情，劍橋，康奈爾等各大學的教授們紛紛加入解釋的行列，以高質量文章著名的自然雜誌（Nature）上也刊登報導Mould效應的文章[6]其中轉述了對Mould效應進行的各種解釋，盡管那些解釋沒有一個是對的（不要因為其中提到了劍橋康奈爾佛吉尼亞大學的名頭而吃驚，當今的專業科學界就是這麽弱！）。

如果說黑鳥現象因觸及到如何看待作為現代科學的基石的熱力學定律的問題而對於科學的整體發展有著潛在的重大意義，與之相比，Mould效應對當今世界的科學發展的最大貢獻恐怕就是幫助暴露出身處世界科學頂端的象牙塔內的從基礎科研團隊到隨意拒絕來自民間的高水準文章的傲慢的科學雜誌的可憐的低水準的現狀！

本文提供的參考文獻及下麵的視頻鏈接中有著包括來自世界最高學府和最高科學雜誌（自然與皇家學會）對於Mould效應的各種錯誤解釋，我這裏就不一一贅述，有興趣的讀者可以自己去查看。

簡單地說，對Mould效應背後原理的正確解釋應該是：Mould效應是一種空氣動力的現象。如果有讀者對於空氣動力能夠把金屬珠鏈舉起感到有疑惑，不妨想想空氣動力是如何將幾頓重的飛機舉起的。

我相信當年我的流體力學老師莊禮賢（即大名鼎鼎的哈佛莊小威的父親）和我在力學所的組長李家春院士應該能夠通過解流體力學和熱力學方程給出Mould效應的解析解或至少是數值解（我印象中他們的解析和數值解功力都很強），而不會象劍橋康奈爾的團隊那樣對之進行胡亂解釋。

我這裏當然不打算對Mould效應進行詳細的數學推導或進行數值求解。我隻是指出它是一種空氣動力現象，是邊界層成長所產生的效果，是物體在空氣中運動時所表現出來的熵增極小化的特殊現象，與Nature和Royal Society上所刊登的文章中所做的解釋差出十萬八千裏去。。。。。。

兩個最新的胡扯的解釋：

 

 

 

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[1] 見https://blog.wenxuecity.com/myblog/28822/202107/24496.html

[2] Chain fountain, wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Chain_fountain

[3] "Understanding the chain fountain: A problem-solving partnership (w/ Video)". Phys.org. Jan 15, 2014. URL: https://phys.org/news/2014-01-chain-fountain-problem-solving-partnership-video.html

[4] Eirik G. Flekkøy*, Marcel Moura and Knut J. Måløy，Mechanisms of the Flying Chain Fountain, Front. Phys., 14 August 2018 | https://doi.org/10.3389/fphy.2018.00084, https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2018.00084/full

[5] Biggins, J. S.; Warner, M. (15 January 2014). "Understanding the chain fountain". Proceedings of the Royal Society A. 470 (2163): 20130689. arXiv:1310.4056. Bibcode:2014RSPSA.47030689B. doi:10.1098/rspa.2013.0689.

[6] Elizabeth Gibney (2014) Physicists explain 'gravity-defying' chain trick, Nature News, 15 January 2014. https://www.nature.com/articles/nature.2014.14523

 

力學問題錯誤分析推導又一例：

 

[jiujiujiujiu]

多簡單的一個題，高中水平。珠子受到切向拉力，重力，外加具有速度。珠子的動量改變不可能從向上移動直接變為向下，需要一個時間，那麽這段時間內它的移動速度方向轉了180度，也就是軌跡畫了個半圓，並且速度越快半徑越大。當然空氣不是沒有作用：空氣阻力下速度會達到一個飽和值，這時候圓的半徑就不再增加了，類似視頻裏的現象。隨機抖動是因為還有其餘的力，比如珠子撞瓶壁是個半隨機過程，需要用到高中以外的物理知識。
所以，沒有重力當然不會有這個現象；但沒有空氣效果隻會更明顯。

[慕容青草]

試著推導了一下公式，不行了，幾十年沒碰它，如果想要推導需要花很多時間去熱身，沒心思去幹這事兒了。。。如果這裏有誰認識中國科技大學的莊禮賢教授（應該80歲了吧，不知中國的教授有沒有退休這回事），向他請教一下如何推導物體在空氣中下落的最小熵增路徑。。。。。。
我隻能從定性地進行一下判斷了。。。很顯然，珠鏈上噴的直接作用是減緩它的下行，也就是減緩下行所導致的熵增（上行造成的熵增顯然小於快速下行的熵增）。。。
不要誤會，本文並沒有說珠鏈本身的慣性不重要，本文所針對的是專業科學界在完全不考慮空氣作用力下進行的胡亂分析。。。但是，空氣動力學從來不否認物體自身的慣性，不要以為本文強調空氣動力就否定了珠鏈自身的慣性。。。。

[慕容青草]

回複 'cliffhan' 的評論 : 有兩個現象可以基本否定你所提出的純慣性原理：

1）在最高點處，如果不考慮空氣作用，那麽它的加速度就是g，而因為它隻有水平運動，因此，它的加速度又等於V*V/r，其中V是它的水平速度，而r是它的軌跡的曲率半徑。所以我們有

V*V/r=g。

因此，隨著鏈條的加速，r一定會跟著V的增加而增加。很顯然，我們沒有看到這個現象。

2）如果是純慣性，那麽運動中的鏈條的形狀要穩定得多，而視頻中鏈條形狀的不斷抖動本身也反映了當地的空氣擾動的影響。

[SAR]

謝謝慕容!跟您長了見識。

[慕容青草]

回複 'cliffhan' 的評論 : 你不妨在真空裏試一下。。。看看你的理論是否正確

[cliffhan]

可能沒有那麽複雜，慣性可以解釋這個現象。更簡單的實驗是把放珠鏈的筒子固定好了，用不同的力度/速度 （F）把鏈子拉下，應該會看到珠子會高出筒子不同的高度（H）。H會稍微滯後F一點，二者成正比。讓鏈子高出筒子的最小力量可能蠻大的，這就是為什麽視頻中的鏈子會斷了。


如果把放珠鏈子的筒子放水平，那麽珠鏈子不是垂直落下，而是會向前弧形落下。

[慕容青草]

回複 'solo1' 的評論 : 我在Mould的視頻下做了這樣的評論：1) You won't have this phenomenon in vacuum; 2) you won't have this phenomenon in space station; 3) All the explanations given so far, no matter in Nature or in Royal Society, or in somewhere else including youtube are WRONG! 4) The physics behind this phenomenon is the minimal entropy production principle.

[慕容青草]

回複 'solo1' 的評論 : 是的。。。Mould他提了兩個問題，一是真空中是否會發生，另一是空間站裏是否會發生。。。答案應該是兩種環境下都不會發生。。。前者因為沒有空氣，後者因為沒有重力。。。

[solo1]

如果在真空中做這個實驗，按你的說法，這個現象就不會發生。

[慕容青草]

回複 'SAR' 的評論 : 黑鳥（Blackbird)現象才真有意思。。。那有可能觸及現代科學之根基。。。這個Mould現象是一個一百多年前人們就已經注意到的最小熵增原理。。。不過，今天的科學界似乎對這個原理普遍不熟悉。。。仍然有專門論述這個原理的論文出現，可見人們還沒有把它當作一個基本科普常識。。。

[SAR]

有意思！