「反轉浮力」實驗挑戰阿基米德原理

　　塑料小船漂浮在懸浮液體的上下表面。圖片來源：《自然》在線版

　　英國《自然》雜誌2日發表一項重磅物理學研究：歐洲科學家團隊報告了一種在懸浮液體層下面反向漂浮的迷你船，展現了如同重力倒轉般非比尋常的浮力。這項觀察挑戰了人類對於「液體—空氣界面」的直覺理解，有助於未來進一步研究液體邊界行為，並對流體材料研究領域具有重要的現實意義。

　　在重力的作用下，容器（如燒瓶）中的液體通常會落至容器底部。但是在特定情況下，垂直振動液體可以浮於某低密層（如空氣層）之上。

　　此次，法國巴黎高等物理化工學院、巴黎文理研究大學、法國國家科學研究中心、朗之萬研究所科學家團隊在理論上進行預測並在實驗中證明，這種垂直振動還可以使浮力在懸浮液體的下層發生反轉——如同重力倒轉。

　　在實驗中，他們向容器內注入液體（如矽油或甘油），接著垂直振動容器，將空氣注入容器底部，直到液體開始懸浮。像模型船這樣的物體，便可在懸浮液體的下表面反向漂浮。

　　研究團隊解釋說，垂直振動引發了這種明顯的反重力效應。不僅如此，他們還發現液體下部的空氣氣泡會下沉而不是上升，這是一種在之前實驗中觀察到的相關的反重力效應。

　　研究人員的觀察結果違反了阿基米德原理，即浸在液體中的物體受到豎直向上的浮力，其大小等於物體所排開液體的重力。他們認為，這種浮力會映射在懸浮液體層的下界面，並使用同時浮在懸浮液體層上層和下層的兩隻塑料小船證明了這一點。

　　在論文發表時隨附的新聞與觀點文章中，紐西蘭奧克蘭大學弗拉迪斯拉夫·索羅金等科學家表示，這一成果並不僅僅只是一種「海上奇景」，這種現象還將在氣體或流體運輸方面具有實際應用意義。

　　總編輯圈點

　　人類很早就會利用自然界的很多原理，但起初只是無意識地應用它們，經科學家分析、研究這些現象後，才會據此生產出各種產品服務於人類，甚至再製造出「推翻」這一原理的現象，讓應用更上一層樓。就像浮力，人們司空見慣，阿基米德定律已讓我們充分理解了空氣浮力、液體比重、排水量甚至積雲對流。那麼現在，反轉浮力則刷新了人們的認知，在未來，其或將對航天領域重要的空間流體科學產生一定的影響。