探索发现正播出的星际飞行中的“青蛙反磁力”是怎么回事？

探索发现正播出的星际飞行中的“青蛙反磁力”是怎么回事？

“如果青蛙起初处于平衡中，那么就没有外力加在它身上。通过改变形状（例如，从一个圆形变成一个椭圆形），感生力矩也将会改变（郎道以及其他人，1984），而且压力也不再是零，因此青蛙将会开始在一个稍微不同的点上下波动。通过在最小化的震动频率上重复这种策略，震动就会由于参量谐振而扩大，直到青蛙离开那个稳定的区域。[但是]这是一个很小的影响，因为从属于形状的m达到了10的数量才能成为第五负力量，所以逃离稳定状态要求1,000,000个这样的‘游泳划行’；因此，青蛙就必须保持稳定并高度协调。”

——来自于杰姆和贝利的报告

官方文献

搞笑诺贝尔奖授予

荷兰奈梅亨大学的安德烈·杰姆和英国布里斯托尔大学的麦克尔·贝利爵士，因为他们使用磁石来使青蛙飘浮。

他们的研究以“关于飞行的青蛙和漂浮器”为名发表在《欧洲物理学日至》卷18，1997，第307-313。安德烈·杰姆的网站（www.hfm.sci.kun.nt/frogev.htm）上有漂浮起的一只青蛙、一只蟋蟀、一个草莓和一滴水的简短的录像。

“不，你不能将一只青蛙磁化。”这是大多数科学家将会得出的结论，当他们刚刚面对这个问题“你能将一只青蛙磁化吗？”的时候。但是大多数科学家应该感到庆幸。因为如果他们确实仔细考虑了这个问题并仍然得出那个结论，而且还公开的坚持这个观点来保持他们的名誉，那么他们将会大错特错。

青蛙的漂浮是一个人单独完成的。理论上的基础则是合作的成果。麦克尔·贝利解释说，

“飞行的青蛙就是安德烈·杰姆的实验。我是在做完一个关于漂浮器——一个玩具，在这个玩具中，磁化的陀螺漂浮在磁化的基座之上——物理学的讲座之后得知这个实验的。看起来，飞行的青蛙和漂浮的陀螺应该都依据相似的物理学原理，因此，我与安德烈取得了联系。然后我们就一起工作，并将我先前发现的有关漂浮器的解释扩展到青蛙上。”

“第一次看到青蛙公然挑战重力，悬浮在半空中，这是非常奇怪的。它是由磁石的力量支撑的。这种力量来自于一块强有力的电磁石。它能够将青蛙推上去，因为青蛙也是一个磁体，虽然磁力比较弱。青蛙本身是一个非磁体，但是通过电磁石的磁场而变得有磁性——这被叫做‘感生反磁性学’。大多数物质都是反磁性的，而且安德烈能够漂浮起各种各样的物体，包括水滴和榛子。

“原则上，一个人也可以通过被磁化而漂浮起来——就像青蛙一样，我们身体的大部分是水。磁场并不需要更强，但是，应该填满一个人体积的更大部分，而且这还没有被实现。我没有理由相信这样的漂浮会是一个有害的或痛苦的经历，但是，当然没有人能够对此确定。尽管如此，我将会狂热地志愿报名成为第一个被漂浮的人。

（152页插图：杰姆和贝利的得奖报告）

“棘手的物理学难题就是要解释为什么青蛙的平衡是稳定的——也就是说，为什么它能保持悬浮。大多数物理学家将会——错误的——预期青蛙会滑出磁场的范围并掉下来（类似的情况就是铅笔以笔尖为轴保持平衡的不稳定性）。这个错误的预期是建立在由塞缪尔·俄恩肖在1842年证明的定理的基础上的：没有固定的物体能够仅仅被磁力和重力保持稳定。但是青蛙并不是固定的。在生物的原子中存在着电子的循环。这些是非常小的影响，但是它们意味着俄恩肖的定理并没有被严格的适用，而且这也提出了平衡可以是稳定的可能性。

“诀窍就是在这些区域内使各种力量保持平衡。如果你在这一点上做错了，那么青蛙就会掉下来。”

因为研究磁性的多变，安德烈·杰姆和麦克尔·贝利获得了2000年搞笑诺贝尔物理学奖。

安德烈·杰姆自己出资从荷兰的奈梅亨飞往搞笑诺贝尔奖的颁奖典礼。在接受颁奖的时候，他说：

“我们的故事包括了一些未被认可的磁力学的知识。我们也想要代表上百位给我们写信并提供意见的人领这个奖。工程师们写信来询问，因为他们想要在进行废物再循环和原料处理的时候，利用任何物体可以漂浮的性质，而且使商店橱窗内的运动鞋和珠宝漂浮起来；还有的询问来自于我们的物理界同事，其中的一些人承认，在得知有关青蛙的实验之后，他们最终理解了过去的一些实验结果；有的询问来自于化学家和生物学家，并不想等待航天飞机问世的他们意识到可以在一个磁体内进行微观重力的实验；从服务人员到考领补助金生活的人，从囚犯到牧师，他们都来询问。有时候，他们的想法非常聪明和意想不到，有时候，他们的想法又非常愚蠢，有时候，甚至可笑或者可以说疯狂，但是都是很有创造性的。更多的赞赏是来自于世界各地的孩子们，他们写道，‘我已经9岁了，我想要成为一名科学家。’”（杰姆医生又继续了一小段时间，但是8岁的斯威蒂·珀小姐结束了他的演讲。）

（153页插图：斯威蒂·珀小姐结束了飞行青蛙的研究者安德烈·杰姆的得奖感言。图片来来源：赫伯特·布莱克斯特因，汉德尔斯全国咨询中心，使用得到许可）