ตั้งแต่ฟิสิกส์ของเบอร์เกอร์ที่สมบูรณ์แบบไปจนถึงเกมกระดานที่ได้รับแรงบันดาลใจจากซินโครตรอน ฟิสิกส์มีส่วนแบ่งที่ยุติธรรมของเรื่องราวที่เล่นโวหารในปีนี้ นี่คือตัวเลือกที่ดีที่สุด 10 รายการของเราโดยไม่เรียงลำดับโดยเฉพาะ
เพชร: เกม
ซินโครตรอนและเกมกระดานบางเกมมีแง่มุมที่เหมือนกันอย่างน้อยหนึ่งอย่าง: ซินโครตรอนเกี่ยวข้องกับสิ่งที่หมุนเป็นวงกลม Mark Basham และ Claire Murray จากซินโครตรอน Diamond Light Source ของสหราชอาณาจักร และ Matthew Dunstan ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ มองเห็นความคล้ายคลึงกันและสร้าง “Diamond: the Game”. เหมาะสำหรับผู้ที่มีอายุ 10 ปีขึ้นไป เกมนี้ใช้เวลาเล่นไม่เกินครึ่งชั่วโมง โดยให้ผู้เล่นสวมบทบาทเป็นนักวิจัยที่ Diamond ผู้เข้าร่วมจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับความหลากหลายของวิทยาศาสตร์ที่ทำในศูนย์แห่งนี้ ซึ่งรวมถึงฟิสิกส์ เคมี มรดกทางวัฒนธรรม และอื่นๆ อีกมากมายโดยการเยี่ยมชมลำแสงต่างๆ ในขณะที่เดินไปรอบๆ กระดาน เกมดังกล่าวได้รับการทดสอบโดยนักเรียนมากกว่า 200 คน และวางจำหน่ายออนไลน์ในรูปแบบเกมพิมพ์ฟรีในปี 2020 นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา Diamond มีผู้เล่นมากกว่า 14,000 คนในกว่า 30 ประเทศทั่วโลก ไม่ว่าจะทำให้การติดอยู่บนลำแสงตอนตี 2 เป็นเรื่องที่น่าสงสัยหรือไม่
ในบ้านหมา
โรงประมูล Christie's จัดงานขายอุกกาบาตหายากและไม่ธรรมดาประจำปีในช่วงปลายเดือนกุมภาพันธ์. ล็อต 66 ชิ้นประกอบด้วยชิ้นส่วนอุกกาบาตวินช์คอมบ์น้ำหนัก 15 กรัม ซึ่งในปี 2021 กลายเป็นหินที่เป็นที่ต้องการมากที่สุดของสหราชอาณาจักรหลังจากมีผู้พบเห็นก้อนนี้บนท้องฟ้าเหนือเมืองคอตส์โวลด์ ขายในราคาสุดเจ๋งที่ 30,240 ดอลลาร์ ในขณะที่ชิ้นส่วนขนาดเล็ก 1.7 กรัมมีราคา 12,600 ดอลลาร์ สิ่งของอีกชิ้นที่อยู่ใต้ค้อนคืออุกกาบาตที่สร้างรูขนาด 2019 ซม. ในหลังคาดีบุกออกซิไดซ์ของบ้านสุนัขในเมือง Aguas Zarcas ประเทศคอสตาริกาในเดือนเมษายน 18 ผู้เลี้ยงแกะชาวเยอรมันชื่อ Roky ผู้อาศัยของมันรอดชีวิตมาได้โดยไม่เป็นอันตราย อุกกาบาตที่โดดเด่นในคอกเลี้ยงซึ่ง 70% ปกคลุมด้วย "ฟิวชั่นครัสต์" มีราคาแนะนำอยู่ที่ 40,000–60,000 ดอลลาร์ แต่ท้ายที่สุดก็จบลงด้วยราคา 21,240 ปอนด์ที่น่าผิดหวัง แต่นั่นไม่ใช่รายการที่ผิดปกติที่สุด “Lot 4” คือตัวบ้านสุนัขเอง วางไว้บนพื้นหญ้าเทียมพร้อมกับชามสีส้มสำหรับสุนัข ล็อตนี้มีราคาแนะนำอยู่ที่ 300,000 ดอลลาร์ และแม้ว่าจะมีราคาเพียงเล็กน้อยที่ 44,100 ดอลลาร์ แต่ก็ยังเพียงพอที่จะซื้อบ้านใหม่ให้ Roky ได้
โอกาสแห่งความรักของคุณมาถึงแล้ว
ในช่วงปลายปี 2020 Steven Wooding นักฟิสิกส์ได้สร้างแหล่งข้อมูลออนไลน์เพื่อโน้มน้าวใจ "คนโลกแบน" ว่าโลกเป็นทรงกลมและไม่ใช่แผ่นดิสก์ Wooding กลับมาในปีนี้พร้อมกับโปรเจ็กต์ใหม่เกี่ยวกับบางสิ่งที่ยากพอๆ กัน นั่นคือการค้นหาโอกาสแห่งความรักของคุณ เปิดตัวก่อนวันวาเลนไทน์ สมการ Drake สำหรับเครื่องคิดเลขความรัก เป็นการดัดแปลงสมการของ Drake ที่มีชื่อเสียง ซึ่งประมาณจำนวนอารยธรรมของมนุษย์ต่างดาวในกาแลคซีของเราที่เราสามารถสื่อสารด้วยได้ เครื่องคำนวณความรัก – สร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของนักวิทยาศาสตร์ข้อมูล Rijk de Wet – ขอให้ผู้ใช้ป้อนตำแหน่งที่ตั้ง ทักษะทางสังคม และความน่าดึงดูดใจ ตลอดจนช่วงอายุของคู่รักที่มีศักยภาพ และการศึกษาในมหาวิทยาลัยหรือไม่ ผลลัพธ์จะถูกเปรียบเทียบกับความเป็นไปได้ของอารยธรรมต่างดาวที่อยู่ภายใน 1000 ปีแสงของโลก วูดดิ้งบอก โลกฟิสิกส์ ว่าโอกาสที่เขาจะพบรักนั้นดีกว่าความเป็นไปได้ของชีวิตต่างดาวถึง 2.1 เท่า เขาอาจจะจู้จี้จุกจิกไปหน่อยหรือเปล่า?
การแข่งขันจูราสสิค
ยูเซน โบลต์ นักวิ่งชาวจาเมกาสามารถเอาชนะไดโนเสาร์หนัก 400 กก. ในการวิ่ง 100 ม. ได้หรือไม่? อาจไม่ใช่คำถามที่คุณเคยสงสัยมาก่อน แต่สก็อตต์ ลี นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโทเลโดในโอไฮโอ คิดว่ามันน่าจะเป็นปัญหาที่ดีสำหรับนักเรียนของเขาที่จะแก้ไข. เพื่อให้เป็นการแข่งขันที่ยุติธรรม ลีเลือกไดโนเสาร์เทโรพอด ไดโลโฟซอรัส เวเทอริลลี เนื่องจากคิดว่ามีความเร็วในการวิ่งสูงสุดประมาณ 10 ม./วินาที ซึ่งเป็นเพียงเงาเหนือสถิติโลก 9.58 วินาทีของโบลต์ที่เขาตั้งไว้ในการวิ่ง 100 ม. ในการแข่งขันกรีฑาชิงแชมป์โลกปี 2009 ที่กรุงเบอร์ลิน ด้วยการใช้แนวคิดจากจลนศาสตร์ 1 มิติและเทคนิคเชิงตัวเลข นักเรียนพบว่าการเร่งความเร็วของ Bolt ในตอนออกตัวจะทำให้ไดโลโฟซอรัสจมอยู่กับฝุ่นผง โดยนักวิ่งในตำนานจะชนะการแข่งขันโดยมีเวลาเหลืออีก XNUMX วินาที เนื่องจากไดโลโฟซอรัสมีกรงเล็บที่คมกริบและมีความสามารถในการพ่นพิษเมื่ออธิษฐาน (ตามที่เดนนิส เนดรี ขโมยดีเอ็นเอค้นพบในภาพยนตร์เรื่องนี้ Jurassic Park) เราคิดว่าโบลต์ – ในการแข่งขันสมมุติใดๆ – จะมีแรงจูงใจมากมายที่จะทำลายสถิติของเขาเอง
เรื่องพัวพัน
ลองนึกภาพว่าสามารถอยู่รอดได้เมื่อเย็นจนเกือบเป็นศูนย์สัมบูรณ์ นั่นคือสิ่งที่สิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่เรียกว่า tardigrades สามารถทำได้ แต่ "หมีน้ำ" ที่ดูน่ารักเหล่านี้จะมีอุณภูมิต่ำอีกแบบหนึ่งหลอกล่อพวกมันได้หรือไม่? ค้นหา, ทีมนักฟิสิกส์นานาชาติได้ทำการลดระดับ tardigrade ให้ต่ำกว่า 10 mK แล้วใช้เป็นไดอิเล็กตริกในตัวเก็บประจุที่ตัวมันเองเป็นส่วนหนึ่งของทรานส์มอนคิวบิตตัวนำยิ่งยวด จากนั้น นักวิจัยได้เข้าไปพัวพันกับควิบิต – ทาร์ดิเกรดและทั้งหมด – ด้วยควิบิตตัวนำยิ่งยวดอีกตัวก่อนที่จะอุ่นเครื่องทาร์ดิเกรดและนำมันออกจากสถานะแฝงที่เรียกว่า cryptobiosis นักฟิสิกส์บางคนยังคงไม่มั่นใจ Douglas Natelson นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยไรซ์กล่าวว่า "นี่ไม่ใช่ความยุ่งเหยิงในความหมายใดๆ" บันทึกไว้ในบล็อกของเขา. ไม่ว่านักวิจัยจะประสบความสำเร็จในการพัวพันด้วยควอนตัมหรือไม่ พวกเขาก็ได้สร้างสถิติสำหรับสภาวะสุดขั้วที่สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนสามารถอยู่รอดได้ โดย tardigrade ใช้เวลา 420 ชั่วโมงที่อุณหภูมิต่ำกว่า 10 mK และความกดดัน 6 × 10-6 เอ็มบาร์
คอยปิดฝาไว้
การปิดฝากล่องเกมกระดานโปรดของคุณอาจใช้เวลาสักครู่ขณะที่เลื่อนฐานลงมาเพื่อปิด กล่องกระดาษแข็งที่เรียกว่า "เหลื่อม" ซึ่งฝาแทบไม่ทับกับฐาน มักใช้เพื่อเก็บหรือจัดส่งวัตถุต่างๆ ตั้งแต่เกมกระดาน รองเท้า ไปจนถึงโทรศัพท์มือถือ กล่องดังกล่าวมีราคาถูกและในขณะที่มีการศึกษาด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างดี แต่ฟิสิกส์ไม่เคยมี เพื่อเป็นการแก้ไข Jolet de Ruiter จาก Wageningen University และเพื่อนร่วมงาน ทำการทดลองกับกล่องที่มีจำหน่ายทั่วไปและโมเดลที่พิมพ์ 3 มิติเพื่อตรวจสอบไดนามิกของของไหลของฝากล่องแบบเลื่อน. นักวิจัยใช้การไหลของของไหลที่มีหมายเลขเรย์โนลด์สต่ำเพื่อหาทฤษฎีการไหลของฟิล์มอากาศบาง ๆ ในช่องว่างระหว่างฝาและฐาน จากนั้นพวกเขาเปรียบเทียบสิ่งนี้กับการทดลองเพื่อพบว่าวิธีที่เร็วที่สุดในการปิดฝากล่องนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าฐานฝาตรงแบบธรรมดา แต่เพื่อให้ฝามีมุมเล็กน้อยเพียงไม่กี่องศาเมื่อเทียบกับฐานแนวตั้ง หากการออกแบบนี้ประสบความสำเร็จ เราก็สามารถขอบคุณนักวิจัยสำหรับการคิดนอกกรอบ
มาบิดกันเถอะ
เมื่อพูดถึงการกินโอรีโอ พวกเราบางคนอดไม่ได้ที่จะบิดบิสกิตทั้งสองออกจากกันและเลียไส้ออก นั่นเป็นเพราะส่วนใหญ่ (หากไม่ใช่ทั้งหมด) ของไส้จะติดอยู่บนบิสกิตอันใดอันหนึ่ง Crystal Owens นักศึกษาระดับปริญญาเอกจาก Massachusetts Institute of Technology ได้กล่าวถึงฟิสิกส์ว่าการแยกตัวลึกลับนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร เธอและเพื่อนร่วมงานได้สร้าง "oerometer" ซึ่งเป็นเครื่องวัดปริมาตรที่จับบิสกิตทั้งสองชิ้นแล้วบิดคุกกี้จนแยกออกเป็นสองชิ้น พวกเขายืนยันว่า ไส้จะจบลงที่บิสกิตชิ้นเดียวเสมอ แนะนำว่าผลลัพธ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีการบิดโอรีโออย่างแม่นยำ ปริมาณการบรรจุไม่ส่งผลต่อกระบวนการแยกสารเช่นกัน แม้ว่าสิ่งที่ทำให้แตกต่างคือความเร็วในการบิด การบิดช้าๆ จะดีกว่าสำหรับการพักแบบสะอาด น่าเสียดายที่การวิจัยไม่ได้อธิบายว่าทำไมไส้จึงจบลงที่ด้านใดด้านหนึ่งเสมอ แม้ว่า Owens จะคิดว่ามันอาจเชื่อมโยงกับวิธีการผลิต Oreos ใช่ แต่ครีมคัสตาร์ดล่ะ?
Fizz ขับเหนือเสียง
การเปิดแชมเปญดีๆ สักขวดเป็นหนึ่งในความสุขที่ยิ่งใหญ่ของชีวิต และยังเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์มากมายอีกด้วย Gérard Liger-Belair จาก Université de Reims Champagne-Ardenne และเพื่อนร่วมงาน มีการศึกษา กระบวนการเปิดขวดโดยละเอียด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่เกิดขึ้นในไม่กี่มิลลิวินาทีหลังจากเปิดขวด ในปี 2019 การวิจัยของกลุ่มแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกถึงการก่อตัวของคลื่นกระแทกในของเหลวระหว่างที่จุกก๊อกแตก จากผลงานดังกล่าว ทีมงานพบว่าคลื่นกระแทกแบบปกติและแบบเฉียงที่ต่อเนื่องกันรวมกันเป็น "เพชรกระแทก" ซึ่งเป็นรูปแบบของวงแหวนที่มักเห็นในท่อไอเสียจรวด ส่งผลให้ส่วนผสมของแก๊สหลุดออกจากขวดด้วยความเร็วเหนือเสียง Liger-Belair กล่าวว่า "เอกสารของเราจะเปิดเผยรูปแบบการไหลที่ไม่คาดคิดและสวยงามซึ่งซ่อนอยู่ใต้จมูกของเราทุกครั้งที่เปิดขวดฟอง" Liger-Belair กล่าว “ใครจะจินตนาการถึงปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนและสวยงามที่ซ่อนอยู่หลังสถานการณ์ทั่วไปที่เราคนใดคนหนึ่งเคยประสบ” เราจะยกแก้วให้
ฟิสิกส์ของเบอร์เกอร์ที่สมบูรณ์แบบ
วิธีย่างเบอร์เกอร์หรือสเต็กที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการพลิกเนื้อเพียงครั้งเดียวหรือหลายครั้ง? เชฟบางคนคิดว่าคุณควรกลับด้านเพียงครั้งเดียว เพราะการพลิกหลายครั้งจะทำให้สีน้ำตาลน้อยลงและรสชาติก็จะน้อยลงด้วย อย่างไรก็ตาม คนอื่นๆ อ้างว่าการกลับด้านเป็นประจำส่งผลให้ปรุงอาหารได้สุกทั่วถึงยิ่งขึ้นและยังเร็วขึ้นประมาณ 30% เนื่องจากพื้นผิวแต่ละด้านของเนื้อสัตว์ได้รับความร้อนค่อนข้างสม่ำเสมอและมีเวลาน้อยลงในการทำให้เย็นลง นักคณิตศาสตร์ Jean-Luc Tiffeault จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินในสหรัฐอเมริกา สร้างแบบจำลองที่ "เรียบง่าย" เพื่อสาธิตการปรุงอาหารอย่างรวดเร็วสำหรับเนื้อกลับด้าน สมมติว่าเบอร์เกอร์เป็นแผ่นบางไร้ขอบเขตและมีคุณสมบัติทางความร้อนที่สมมาตร กล่าวคือ ด้านบนและด้านล่างเหมือนกัน เขาใช้สมการความร้อนแบบ 1 มิติเพื่อค้นหาว่าการพลิกชิ้นเนื้อหนึ่งครั้งจะส่งผลให้เวลาทำอาหารขั้นสุดท้ายประมาณ 80 วินาที สิ่งนี้จะเกิดขึ้นสำหรับการพลิกครั้งต่อไป ดังนั้นการพลิก 20 ครั้งจะทำให้เวลาในการทำอาหารลดลง 20% การนำแบบจำลองของ Thiffeault ไปสู่ความสุดโต่งทางคณิตศาสตร์ เบอร์เกอร์สามารถทำอาหารได้ใน 63 วินาที – หากคุณพลิกมันหลายๆ ครั้งโดยไม่สิ้นสุด นั่นจะท้าทายแม้แต่นักย่างที่มีประสบการณ์มากที่สุด
ตามมาอีเหี้ย ตามมาเลย
เสียงพึมพำของนกกิ้งโครง การเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และการหยุดและการเริ่มต้นของการจราจรบนมอเตอร์เวย์ที่พลุกพล่านมีอะไรที่เหมือนกัน? ทั้งหมดนี้เป็นตัวอย่างของการเคลื่อนไหวร่วมที่ศึกษาโดยนักฟิสิกส์ และตอนนี้คุณสามารถเพิ่มฝูงแกะเข้าไปในรายการได้ Fernando Peruani จากมหาวิทยาลัยโกตดาซูร์ เมืองนีซ ประเทศฝรั่งเศส นำการศึกษาที่ตรวจสอบบทบาทของ "ผู้นำ" และ "ผู้ตาม" ในการขับเคลื่อนฝูงแกะ. ทีมของเขารวมการสังเกตการรวมฝูงกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวโดยรวมของแกะนั้นควบคุมโดยการเคลื่อนไหวของสัตว์นำและวิธีที่สัตว์อื่นๆ ในฝูงตอบสนอง Peruani และพรรคพวกของเขายังพบว่าแกะแต่ละตัวสลับระหว่างผู้นำและผู้ตามในลักษณะสุ่ม ทีมงานสรุปได้ว่าการเคลื่อนไหวร่วมกันของแกะอยู่ภายใต้กระบวนการลำดับชั้นและประชาธิปไตยภายในฝูง คุณต้อนมันที่นี่ก่อน
คุณมั่นใจได้ว่าในปีหน้าจะมีการแบ่งปันเรื่องราวที่เล่นโวหารจากโลกแห่งฟิสิกส์อย่างยุติธรรม พบกันใหม่ปีหน้า!
