绝缘体

有趣的科学难题最柔软的东西是什么

发布时间:2022/8/15 17:08:22   
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全国上有很多柔和的事物:猫的毛发、婴儿皮肤、专科洗濯后的毛衣。假使有一种全能的柔和度指南,将六合中任何事物遵从柔和度施行排序,以上3种事物确定会在前列。

固然,这类柔和度指南是很难搜罗的,由于事物的柔和水平一部份是靠主观掂量,你须要组建柔和水平评估小组来剖析每一个事物,以及行使一些公道/统计办法平均他们的结束。让咱们采访了几位材料科学家,看看他们是何如以自己的看法评估掂量全国上最软的事物。

  

查尔斯·德宏,美国特拉华大学材料科学和生物医学工程副教师

“柔和物体的决意要素是材料原料和体积形态”。

  

人们会以为,找到能让咱们觉得“最柔和的东西”彷佛很简朴,你能够到五金店购置百般“柔和材料”,只怕你会从抉择橡胶发端,尔后是棉花糖和泡沫,但这类办法存在的题目是人们很难断定事物的柔和等第。

真相上,你能够采纳雷同物资制成两个不同物体,它们的形状决意原料健壮只怕柔和,譬喻:人类头发尤其柔和,不过它是由角卵白组成,这与人体指甲和犀牛角中所含物资雷同。策画一些觉得柔和的物体与材质关联,但也有一些奇妙之处。

  

近期,咱们发掘人类不是经过感知简朴的物资属性(多半人大概会揣测“弹性模量”),而是基于两种物理线索组合判定物资的柔和水平。这些物理线索一部份是由材料属性决意,一部份是由物体的形态决意,当人们触摸某一物体的光阴,会涌现两种境况:

一种境况是你的手指按压物体,手指会有反效用弹力;另一种境况是物意会扩展与你的皮肤来往面积。这类手指压力感和来往面积连合在一同,能够构成人们对物体柔和水平的物理原形。

因而,当人们来往某一物体,在物体表面构成一个较大的压痕,只怕扩展皮肤来往面积,将会觉得该物体“很软”。物体柔和度的感知不单是由材料的物理属性所决意的,还与人类大脑消息责罚关联。

  

咱们对这些原形钻研提醒的大概性和大概涌现的错觉尤其感乐趣,同时,咱们以为人们有很多办法能够找到触觉极限,譬喻:咱们来往到最柔和和最健壮的物体。这讲明有多种办法能够管束物体的柔和度,只怕来日可运用于假造事实畛域,同时,该方面的钻研尚有助于咱们提醒大脑何如责罚和合成触觉消息。

  

安东尼·罗雷特,美国卡内基梅隆大学材料科学与工程系教师

“大多半境况下,柔和度一般与绝缘体本能较好的物体关联,譬喻:毛毯每每让人觉得到柔和,部份缘由是它们的物理力度反响。”

  

当咱们谈及物体柔和性时,咱们一般会从“柔和”这个词发端,通凡人们手指按压一个柔和物体时,它很轻易涌现盘曲变形。换句话说,你能够转变柔和物体的形态,而不须要太多气力。这即是工程师对柔和的界说,但它的意义远不只于此,由于“柔和”既是一种觉得,也是一种工程学观念。

  

尚有办法能够让人们来往物体时觉得柔和,而不是全部自力于物体的盘曲水平,只怕其变形水平。物体柔和度的另一个维度是它何如责罚热量,只怕是它的绝缘性何如?人们会以不同的方法施行测试。

但在大多半境况下,柔和度一般与绝缘体本能较好的物体关联,譬喻:毛毯每每让人觉得到柔和,部份缘由是它们的物理力度反响。但部份缘由与它们不太轻易通报只怕传导热量关联,但是大多半凝胶摸起来有点湿,人们并不会将它与柔和接洽起来,虽然它们原料较软。

  

因而,我以为羽绒被大概是最柔和的事物之一,部份缘由是它的构造是多法式,我揣测构造多法式物体也是最柔和物体之一,只怕此类物资让人们觉得很柔和。

人们能够用一些和婉的材料制做地毯,但除非这类地毯是由羊毛编织而成,不然将很轻易松垮,不再有和婉的触感。不过羽绒被的多法式构造会赐与皮肤一些特别觉得,由于它不太轻易传导热量,会有一种和煦的觉得,让人们联料到柔和。

  

亚纳·格塞维奇,他是美国哥伦比亚大学天文学家和天文学外联专员

“柔和物资并不限制于地球,咱们检察到一些怪僻的星球,叫做‘超等疏松行星’。”

  

有人曾问我:全国上最柔和的材料是甚么?这个题目过于限制,我粗鲁地反诘一个题目:哪颗行星最疏松、最柔和?

  

迄今咱们检察到多颗行星缠绕其余恒星运转,但真相上这些系生手星仅是六合中行星数目的冰山一角,仅在河汉系就罕见千亿颗行星亟待人类探究发掘。以前咱们发掘一些相同地球的岩石行星,一些秘密行星存在“两个太阳”,尚有一些全部被熔岩遮盖的行星,同时,咱们还发掘一些怪僻的“软行星”,这是一种“超等疏松”的系生手星。

  

任何系生手星反射只怕释放的光线过于轻微,与它缠绕恒星发出的眩目力线比拟,咱们是没法检察到它的光线。相悖,从咱们的角度检察恒星前哨的轨道时,由于系生手星的存在“反对”了恒星光线,这即是所谓的“凌日局面”。经过检察恒星光线被行星反对的水平,天文学家能够判定该行星的直径巨细,其它,一般另一种办法,咱们能够赢得其原料巨细。

  

对于轨道而言,行星引力对主恒星起到必然的拖曳效用,由于多普勒频移效用,行星对主恒星的规律性引力拖曳构成必然的轨道特性,并在恒星光线色采中涌现轻飘变动。行星的引力拖曳强度与行星原料亲切关联,原料和体积连合在一同,可测度该行星的密度,那些密度极低的行星,仅靠近水密度的格外之一,如此的行星被称为“超等疏松行星”。它们的体积与木星格外靠近,但原料仅是木星的1%。

 

 

地球上长满青苔的山丘和沙岸大概是柔和的,但使人觉得奇特的是,超等疏松行星表面险些没有柔和的地区,这是由于该行星密度极低。中弟子做的一个简朴实验将奉告咱们平时糊口事物的密度巨细——它是下降的,仍是漂流的?岩石密度比水大很多,因而会沉入水中,相悖冰的密度较小,就会漂流在水面。

在咱们的太阳系,土星的密度低于水,因而人们能够将其设想为“漂流在水面”的物体,不过系外超疏松行星的密度乃至比冰更小,更靠近于聚苯乙烯只怕棉花糖的密度!

  

就像气泡从水中由下至高涨起,由氢和氦组成的行星,其密度比岩石行星低很多。土星密度比组成它的气体密度略高一些,由于表层大气引力紧缩了基层大气,因而存在密度靠近棉花糖的系生手星。天文学家对此尤其震动:这太不成思议了,它如安在自己原料效用下不被紧缩至更高密度?

  

虽然大师们提议一些理论看法,但超疏松行星的谜团仍未解开,他们揣测超疏松行星的大气层被恒星加热,使其变得疏松,跟着功夫推移气体能够挣脱行星引力逃窜至天外中。

只怕从该行星表层大气逸出的灰尘致使科学家对这些星球体积的误判,只怕是咱们对行星密度的假如存在误区,咱们真实检察到的是存在不透亮光环的行星,它们盖住了源自决恒星的光线,进而致使咱们对其体积的确实判定。好运的是,天文学家策划搜求更多的超等疏松行星,丈量它们何如构成和演化,并相识超等疏松行星的“柔和水平”。

 

约翰·海耶斯,美国宾夕法尼亚州立大学感官评估重心副教师

“对于冰淇淋的柔和水平,是连合可融性和做使劲,须要用小勺挖才华感知冰淇淋的柔和溶化度;而对于T恤衫,人们感知的柔和度是指咱们指尖在织物上滑动构成的争持,也大概是紧缩力和盘曲力的某种效用。”

  

柔和实质上是一种感知,这是大脑意识构成的,象征着仅能经过人类评估丈量。对于任何人类的觉得系统,都有探测的极限值,存在最高值和最低值,在这些极限以外,咱们没法分辩感知差别,假使是一台死板只怕仪器。人们能够想一下玻璃和钻石的硬度,当人们指尖触摸它们时,它们对人体皮肤构成的压力大抵相近,因而咱们没法直接辨别它们的压力。

  

固然,以人类感知掂量事物是尤其辣手的,因而当人们行使柔和如此的词语时,在不同语境中会有很大的差别,譬喻:这块冰淇淋比那块冰淇淋更软,这件T恤衫比那件T恤衫更软。

对于冰淇淋的柔和水平,是连合可融性和做使劲,须要用小勺挖才华感知冰淇淋的柔和溶化度;而对于T恤衫,人们感知的柔和度是指咱们指尖在织物上滑动构成的争持,也大概是紧缩力和盘曲力的某种效用。心情物理学做为实行心情学的一个分支,已对人类感知的事物柔和度钻研了多年,钻研何如更好地丈量这类柔和度。

  

这类轻微的区别对于耗费者认知和接管产物尤其紧急,譬喻:当人们在店铺看到一件连帽衫时,一般做的第一件事即是手触摸这件衣服,感应连帽衫的柔和度。

假使这件衣服不是尤其柔和舒坦,他就会赓续搜求,因而知道和丈量繁杂的觉得对于商品经济具备紧急接洽性。人们平时食用的很多食品和耗费品都是经过感官施行剖析,同时,科学家基于保守和运用心情物理学对这些感官施行量化评估,为耗费者供应正当化提倡。

  

大卫·尼达汉姆,杜克大学死板工程和材料科学教师

“细胞膜是已知最柔和的成效性物资之一。”

  

首先,甚么是柔和度?年,弗朗西斯·克里克和吉姆·沃森因赢得“对于核酸分子构造的发掘及其对生物材估中消息通报的意义”,而赢得年生理学或医学奖,沃森指出,假使你想相识忧郁,就去钻研快乐,一样,假使你想相识事物柔和度,就该领先剖析硬度。

  

因而,柔和可是硬度的一个较低等第吗?从工程角度上看,硬度是由材料对外力只怕应力的反响来丈量的,今朝有几种准则的硬度标度,譬喻:莫氏硬度标度。根据这一界说,它是由10种矿物按硬度递加循序胪列。

  

人们平时糊口中有很多尤其柔和的材料,譬喻:羊毛纤维、棉球、果冻、羽毛只怕薄而柔和的磁带,但哪类柔和物资能够援助地球性命呢?

  

细胞膜是已知最柔和的成效性物资之一,它散布在地球上每个细胞,在我往时40年的钻研中,咱们钻研过磷脂细胞膜。真相上,这类细胞膜存在于地球上每个细胞中。细胞膜是由脂质双层分子组成,唯一两个分子的厚度,行使玻璃微量吸液管的特珠技能,能够在含有水溶液的显微镜室丈量细胞膜的柔和性,咱们能够施加尤其亲切的吹压和吸压,尔后确实丈量细胞膜的柔和水平。在该境况下,柔和度是拉伸和盘曲细胞膜的必备前提。

  

大师指出,细胞膜的柔和度介于液体和空气之间,液体有“多软”?空气有“多软”?

  

当你将手指浸入一杯温水,悄悄搅动,你会甚么觉得?当你手指在空气中摇晃,不来往任何事物,这即是人们感应到空气的“柔和度”。

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