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“费曼和追随者，你们走了”：物理学家反驳了几十年前的理查德·费曼关于“愚蠢”洒水器的理论
科学家们已经查明了喷头在吸入水而不是喷出水时会旋转的原因——这个问题困扰了理查德·费曼，并使物理学家们争论了近一个世纪。
来源:LiveScience理查德·费曼 (Richard Feynman) 是一位严肃的物理学家，喜欢回答不严肃的问题。数学能告诉你如何订购最佳午餐吗？人类可以像猎犬一样通过闻自己的脚印来追踪气味吗？现在，研究人员通过研究“愚蠢”洒水器的物理原理，找到了费曼最好奇的未解之谜之一。
典型的草坪洒水器具有 S 形喷嘴，从两个开口喷水时会沿给定方向旋转。但是，如果你把洒水器扔进游泳池，并将其连接到真空装置上，这样它就会吸入水而不是喷出水，它会向哪个方向旋转——与之前的方向相同，还是相反？
费曼在 20 世纪 40 年代作为普林斯顿大学的研究生提出了这个问题。据费曼讲述，他在大学实验室安装了一个玻璃洒水器。它发出了短暂的“颤抖”，然后即使他加大压力也几乎没有移动。他重复这个过程，直到玻璃破碎，答案变得模棱两可。从那时起，数十年的后续实验已经找到了每一种可能的答案——洒水器以一种方式旋转，以另一种方式旋转，来回抖动，或者根本不移动——这取决于测试的仔细程度。
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2024 年，由应用数学家和实验物理学家 Leif Ristrop 领导的纽约大学团队首次解决了这个问题，发现反向喷头的旋转方向与前向喷头相反。但这种解释仅在普通的 S 形喷头上进行了测试，并且还没有直接与其他两个主要理论进行对比。
其中一个可以追溯到奥地利物理学家恩斯特·马赫（Ernst Mach），他认为洒水器臂内旋转水的总角动量必须通过洒水器本身的相反旋转来平衡。另一个与费曼本人有关，重点关注外喷嘴处的压力和吸力效应。
（图片来源：纽约大学应用数学实验室）