旋轉(zhuǎn)的金蛋

李博

一切，要從一個(gè)跟雞蛋有關(guān)的故事說起。傳說，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸以后，有人質(zhì)疑他：“只要坐船出海，誰都能發(fā)現(xiàn)那塊陸地?！庇谑?，哥倫布拿出一個(gè)雞蛋，問有誰能把雞蛋豎立起來。眾人反復(fù)嘗試都沒有成功。最后，哥倫布把雞蛋拿過來，將雞蛋的一頭在桌上一磕，然后把磕破的雞蛋穩(wěn)穩(wěn)地立在了桌上。他以此證明，自己發(fā)現(xiàn)新大陸絕非全憑運(yùn)氣。

這個(gè)關(guān)于雞蛋的故事帶著一股濃濃的“雞湯”味道，它的初衷是告訴人們：不要墨守陳規(guī)，要打破條條框框想問題。不過，故事的真實(shí)性非常可疑，哥倫布恐怕并不知道自己發(fā)現(xiàn)的是一塊新大陸，還以為自己到達(dá)的是東方的印度呢！也有人提出，這個(gè)故事的主人公應(yīng)該是意大利建筑師菲利普·布魯內(nèi)萊斯基。

下面敲黑板，今天要說的重點(diǎn)，不是這個(gè)傳說故事的真實(shí)性，而是上文中提到的那個(gè)問題：如何使一枚雞蛋立起來。

故事中的方法是把雞蛋磕破，不過，這個(gè)做法讓很多人不服，因?yàn)樗淹暾碾u蛋破壞了。那么，不打破雞蛋，能不能讓雞蛋立起來呢？

1893年，在芝加哥舉辦的世界博覽會(huì)上，展出了這樣一件展品，它有一個(gè)圓形的托盤，上面放著一枚金屬制成的“蛋”，令人驚奇的是，這枚蛋在托盤上以站立姿態(tài)高速地旋轉(zhuǎn)著。這件展品的名字就叫做“哥倫布之蛋”，而它的設(shè)計(jì)者，是著名的發(fā)明家尼古拉·特斯拉。

我們知道，特斯拉是搞交流電的，他的這件展品也跟交流電有關(guān)，金屬蛋之所以能在盤子中轉(zhuǎn)動(dòng)不停，個(gè)中玄機(jī)就在于托盤下面的金屬線圈，如果你走進(jìn)中國(guó)科技館二層的電磁之奧展區(qū)，也會(huì)找到一件類似的展品，透過它的透明托盤，你會(huì)發(fā)現(xiàn)三組線圈（特斯拉的展品里是四組線圈，但原理基本一致），這三組線圈里都通了交流電，交流電的大小和方向是周期變化的，而且，三組線圈中的交流電此消彼長(zhǎng)，此起彼伏，就像在接力。電流變化會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以磁場(chǎng)也是在各個(gè)角度此消彼長(zhǎng)，此起彼伏，整體效果就是在托盤底下形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

當(dāng)這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)穿過金屬蛋時(shí)，金屬蛋內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流也會(huì)形成磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)什么樣你不用管，總之一句話：新產(chǎn)生的磁場(chǎng)不愿意線圈的磁場(chǎng)相對(duì)于金屬蛋轉(zhuǎn)圈。怎么辦呢？它就讓金屬蛋追著線圈的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)跑，所以金屬蛋快速旋轉(zhuǎn)起來。而只要旋轉(zhuǎn)得足夠快，這個(gè)金屬蛋就會(huì)站立起來。

特斯拉設(shè)計(jì)這件展品，目的是向世人展示他發(fā)明的交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)和這個(gè)展品的原理相似，都是通過交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，再形成感應(yīng)電流和新的磁場(chǎng)，最終讓一個(gè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)起來。應(yīng)該說，“轉(zhuǎn)起來”才是特斯拉的最主要目的，“立起來”只是一些錦上添花的效果。

其實(shí)，不止是金屬蛋，只要是蛋形狀的物體，在桌面上高速旋轉(zhuǎn)時(shí)就能立起來，這其中當(dāng)然也包括了真雞蛋。那么，為啥雞蛋形狀的物體高速旋轉(zhuǎn)就能立起來呢？

這個(gè)問題曾經(jīng)長(zhǎng)期懸而未決，2002年，兩位學(xué)者莫法特和下村在權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》上發(fā)表了一篇論文，對(duì)蛋形物體因旋轉(zhuǎn)而站立的原因進(jìn)行了分析。當(dāng)?shù)案咚傩D(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)和桌子產(chǎn)生摩擦，并在朝向重心的方向上形成一個(gè)水平摩擦力，這個(gè)摩擦力使蛋最終站立起來。論文指出，如果桌子是絕對(duì)光滑的，蛋和桌子沒有摩擦力，那么即使高速旋轉(zhuǎn)也站不起來。

有興趣的朋友，可以做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，一是到展廳里來，用一些硬幣、小鋼珠之類的金屬物體，代替金屬蛋放在展品托盤上，試試能不能轉(zhuǎn)起來；二是回家找個(gè)雞蛋，親自用手轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，看看能不能讓它立起來。最后，還要提醒一句：雞蛋要用熟的，生雞蛋可轉(zhuǎn)不利索。