我們在景區(qū)常?？梢钥吹竭@樣一種玩具，只要用手摩擦兩端，它就會發(fā)出嗡嗡的聲音，里面的水還會開始跳舞。
這個玩具叫做龍洗。實際上，龍洗中跳躍的水珠非常好玩，而且利用和龍洗類似的原理，我們還可以觀察量子力學的世界呢。
關鍵概念
法拉第波
材料和操作
揚聲器一個
底部扁平的盤子
針管
洗潔精
水
操作很簡單：
1 把盤子放到揚聲器上面，倒入水。
2 打開揚聲器，放出聲音。調整聲音的頻率，觀察水面的圖案。
3 在針管里倒入混有洗潔精的水，然后用針管在盤子里滴入液滴，觀察新加入的液滴會不會和盤子里的水融合。
你也可以嘗試滴入其他液體，比如啤酒等表面張力不同的液體，看看會發(fā)生什么事。
這是滴入咖啡后發(fā)生的情況——
你可以讓揚聲器發(fā)出各種頻率的聲音，看看液滴是否會形成。
@nighthawkinlight
原理
實際上，液滴和水面融合的過程叫做聚并（coalescence）。我們的實驗里，液滴沒有和下面的水面聚并，正是因為水面的振動。
@Roberto Zenit
物理學家們發(fā)現(xiàn)，如果讓液體表面產生振動，那么新來的液體就可以無限期在表面游蕩而不聚并。
即使加入更多的液滴，它們會像大珠小珠一樣漂浮在水面上。
當然，這種情況不會一直持續(xù)下去，如果液滴的數量太多，那么最終就會發(fā)生聚并。
如果在液體表面施加垂直的正弦波，那么液面就會出現(xiàn)特殊的紋理——法拉第波（Faraday waves）。法拉第波是一種駐波（不會傳播的合成波），是法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)的。
用玉米面粉做的法拉第波
@richmond sio
這就是我們在景區(qū)觀察到的讓水滴跳舞的龍洗，還有寺廟里的磬的原理了。
龍洗的法拉第波
磬的法拉第波
對了，短吻鱷也是用法拉第波來呼喚配偶的。它們在水底下嚎的時候，水面就可以看到法拉第波。
而發(fā)生法拉第波的時候，不會聚并的液滴的體積特別大?？?，你能相信這些果凍一樣的珠子都是水嗎——
如果讓水面停止振動，那么液滴就會聚并。
法拉第波的故事到這里遠沒有結束。2005年時，巴黎第七大學的物理學教授 Yves Couder 發(fā)現(xiàn)，法拉第波可以很好地展現(xiàn)令人費解的量子力學的世界。
@Le projet Lutétium
看，這是硅油在產生了垂直的正弦波的液面上的情形。Couder 發(fā)現(xiàn)，可以用這個方法讓硅油液滴振動幾天都不會停下來和下面的液面聚并。
@Le projet Lutétium
更有意思的是，Couder 發(fā)現(xiàn)，產生法拉第波時，在液面表面彈跳液滴的行為符合量子力學的描述，會隨機游走。此外，液體附近的波還會引導液滴的運動，類似于德布羅意提出的導航波。
硅油液滴附近的波類似于導航波，使液滴相互排斥或吸引。
@Le projet Lutétium
這些液體附近的場還會記錄它們的行動軌跡。這些行為都符合量子力學的描述。
許多硅油液滴可以形成類似于晶體的結構。
@Le projet Lutétium
更有意思的是，此時彈跳的液滴還表現(xiàn)出了波粒二象性。
Couder 甚至用這種彈跳液滴復制了最讓物理學家抓狂的實驗之一，被費曼稱為“包含了量子力學唯一的奧秘”的雙縫實驗。
Couder用硅油液滴做的雙縫實驗
@Le projet Lutétium
雙縫實驗證明了光的波粒二象性，而在法拉第波上彈跳的液滴，或許就是具有波粒二象性的光子的最好比喻。
尿尿的時候記得多抖抖，就可以看到量子的世界了哦！
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