“进阶版”科学实验搬进太空

• 2022-04-08 13:16:41 来源：科普时报

距去年底举办的“太空授课”仅3个月，我们又迎来了天和核心舱的第二次“太空授课”。首次太空授课结束后，不少同学反映太空课堂的实验现象很神奇，但原理有些简单，希望看到更深刻的内容，这也从侧面表明公众科学素养在大幅提升。第二次太空授课可以说是进阶版，与中学物理课程中的科学实验更为贴近，也更能体现科学思路。

图为神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富进行“天宫课堂”第二课授课。（视觉中国供图）

在第二次太空授课的多个实验中，最能说明这一点的就是平抛实验。该实验看似没有什么难度，只是轻轻向前扔个东西，具备一定物理基础知识的同学应该都能判断出在微重力环境下，物体肯定是缓缓向前飞行的，唯一不同的就是被抛出的冰墩墩是不规则物体，会绕着质心转动。

学过中学物理的朋友应该记得研究运动的起点是牛顿第一定律，即惯性定律——一切物体在不受外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。这个考试必考的知识点，可以说是贯穿了整个物理课程学习始终。不过如此重要的知识点，你是否还记得物理老师是怎么讲的？几乎所有的物理老师都是让同学们想象有一个小球，在不受力的情况下会沿着一条直线一直匀速运动下去。物理可是需要实验作为基础来支持的，但这么重要的牛顿第一定律竟然要靠我们想象！这是因为牛顿描述的这种理想状态在现实里压根不存在，因为不受力的物体是不存在的，所以这不是实验得到的定律。即便是太空授课中的平抛实验，也只是模拟了牛顿第一定律的现象而非牛顿第一定律本身。估计全国的中学物理老师都会收藏并反复为学生播放这个实验视频，因为它已经比“想象”真实太多了，在物理现象的验证方面迈出了巨大的一步。

科学研究的意义和价值也恰恰就在这里，根据科学原理设计实验环境和预设条件，进行可靠的研究才能收获靠谱的数据，支持我们进一步向前研究。

再看另外几个实验，其中的关键就显现出来了。空间站环境最大特点就是微重力。虽然重力可以说是我们现在生存的基础，但从科学研究角度来说，在地面上重力是一个怎么也消除不了的干扰项。油水分离和液桥实验都能让人直接感受到微重力环境中物质在微观尺度上的变化。而从无水醋酸钠结晶实验中，我们能看到一种材料的微观结构是怎么形成和变化的。区分陨铁和地球上的铁，科学家靠的就是分析结晶方式，重力是其中的关键变量。那么进一步讲，原则上对于所有材料的微观结构，我们都可以通过微重力环境进行分析和测量，无容器材料实验柜承担的就是这项工作。从更宏观的意义上讲，这些实验数据是构建现代文明的基础，没有扎实的数据，一切都等于是在沙滩上盖房子。

对于基础研究而言，极端环境、大装置、自主知识产权等都是我们必须要牢牢掌握在自己手中的。曾有人这样总结：中国载人航天工程的每一个任务都是重大的技术突破，没有任何两次任务是重复的，实现之后立即攻克更难的下一步，一步一个脚印地独立自主发展！

（作者系中国科技馆《榕哥烙科》科学脱口秀主持人）

标签： 太空授课 牛顿第一定律 可以说是

推荐阅读

猜您喜欢