世界最长实验持续86年未完结

来源:中青在线-中国青年报 2013-01-09 17:29:54
pitchdrop
约翰·梅因斯通

如果说“时间就是金钱”, 那这个位于澳大利亚昆士兰 大学的玻璃漏斗无疑是世界 上最昂贵的实验装置。

86年前,一位名叫托马 斯·帕内尔的物理学家为了向 学生们证明“沥青是液体而不 是固体”,设计了这个实验。他将沥青加热, 倒入一个封口的玻璃漏斗。等到沥青完全凝固 之后,他将漏斗的下端切开,开始记录每一滴 沥青滴落的时间。

如果补充一些数据,这个实验也许就不再 像看起来那么简单:为了等待沥青完全凝固,帕 内尔花费了3年时间;而到第一滴沥青滴落,他 又耗费了8年。事实上,直到60岁去世那年, 他只等到了3滴滴落的沥青。

随后接管实验的另一位物理学家约翰·梅 因斯通,用50多年的时间,也只迎来了5滴滴 落的沥青。尽管,由于各种各样的原因,5 滴“来之不易”的沥青,全部被他郁闷地错过 了。

这个持续了86年的实验,

界上最长的实验室实验”,不过,在梅因斯通 看来,实验还远远没到完结的时候。这个78岁 的老人对中国青年报记者说:“要等到试验完 成,至少还需要100年。”

从实验开始到现在的86年,还没有人真正 看到过沥青滴落的时刻

盯着沥青实验装置的人们,很容易产生时 间静止的错觉。那些坚硬的、可以用榔头轻易 敲碎的沥青,以匪夷所思的缓慢速度流过短短 的漏斗柄——通常情况下,这段不到10厘米的 路程,耗费的时间要超过10年。

一些昆士兰大学的校友领着儿女、孙子重 回学校的时候,常常会感慨实验装置“和几十 年前没什么变化”;而那些通过网络摄像头观看 实验的人们,也常常会发现,相隔几个月的画 面,几乎看不出任何不同,很多人甚至因此怀 疑自己网络故障,看到的只是一张静止的图 片。

最后,梅因斯通不得不在实验装置旁摆上 了一块绿色的钟表,让观察者有一种“时间确 实在流逝”的感觉。

来自全世界的人们都在关注这个持续了86 年的实验。在实验装置所在的帕内尔讲堂,每 天都有前去参观沥青实验的游客。还有更多人 在网络上关注实验的同步直播。梅因斯通说, 有一次,雷雨导致实验室停电,结果他的邮箱 马上塞满了提醒邮件。它们来自世界的各个角 落,其中还有几封来自中国。

“每个人都希望自己能看到沥青滴落的瞬 间。”梅因斯通说,“事实上,从实验开始到现 在的80多年,还没有人真正看到过这一时刻。 ”

过去几十年,梅因斯通经历了5滴沥青的 滴落,却因为种种原因,总是和这个瞬间擦肩 而过。

最接近的一次发生在1979年,当时,那个 像泪滴一样的沥青滴,和漏斗的连接处已经变 成了一根细丝。梅因斯通观察了一会儿,觉得 要等到它滴下来,至少还要一天时间。结果, 等他第二天来到实验室,第5滴沥青已经掉进 了烧杯里。

梅因斯通为此懊恼了很长时间,他坚持, 自己和那个瞬间只差了5分钟。

从1961年接手这个实验之后,梅因斯通已 经几次重演了这样擦肩而过的遗憾。1962年, 当实验的第4滴沥青摇摇欲坠的时候,当时只 有27岁的梅因斯通刚刚结婚,并且和妻子一起 出门度了一个短暂的蜜月。

结果,等他从蜜月回来,崭新的沥青滴已 经稳稳地落在了烧杯底上。

在1988年的第7滴沥青再次被错过之后, 梅因斯通决定借助科技的力量。他在实验装置 旁边摆上了一个摄像头,24小时监控实验进 展。

2000年11月,当第8滴沥青即将滴落的时 候,梅因斯通心安理得地去了伦敦。他说,

己当时觉得“毫无压力”:“毕竟还有一个摄像头 在盯着它嘛!”

结果,当沥青真的掉落的时候,梅因斯通 收到了两封让他悲喜交集的邮件。第一封的内 容很简单:“沥青掉下来了!”而第二封的内容 是:“储存设备出现了故障,摄像头拍摄的滴落 画面没有保存下来。”

直到今天,梅因斯通还能清楚地记得,

己当时有多失望。他回到澳大利亚的第一项任 务,就是升级监控系统,并且在实验设备的周 围摆上了3个独立的摄像头。

如今,就像每一个负责任的科学家一样, 澳大利亚昆士兰大学的物理系教授梅因斯通每 天都在严密监控自己的实验装置。无论是工作 日还是周末,他都要坚持每天观测实验数据, 实验室的技术人员也会每天向他汇报实验进 展。当然,他也会在想起来的时候随时查看网 络摄像头的画面。

13年的等待之后,他生怕自己再错过第9 滴掉落的沥青。梅因斯通说:“它可能会在今年 掉下来,但谁知道呢。它有自己的‘主意’,你 能从里面读出点哲学意味。”

感谢实验室的保管员没有直接扔掉这 些“奇怪的垃圾”

如同很多同龄的老人一样,这个已经86岁 的实验装置,经历过如今举世关注的辉煌,也 经历过漫长的失意年代。

1961年,当梅因斯通第一次看到这个实验 装置的时候,他刚刚从英国剑桥大学的卡文迪 许实验室来到澳大利亚布鲁斯班市的昆士兰大 学。当时,一个同事无意间告诉他,物理学系 的碗柜里放着一个“奇怪的东西”。

梅因斯通随后看到了这个由漏斗、烧杯和 沥青组成的奇怪装置,并且对它产生了浓厚的 兴趣:“当我想到,过去34年的时间,实验只向 前迈进了一点点的时候,我突然意识到,它在 未来会有了不起的发展潜力。”

不过,学校里的其他人似乎并不认同这一 点。梅因斯通曾试图说服物理系主任,希望向 学生们公开展示这个实验,但他很快得到了拒 绝的回复:“这里根本没人想看到它。”

那个时候,创立实验的帕内尔教授早已去 世。学校里的很多人都在嘲笑这个古怪的实 验,还有人认为它应该被直接扔掉。事实上, 在梅因斯通发现实验装置之后,很长时间里, 它一直安静地被放在物理学系一个尘土飞扬的 角落里。

甚至连梅因斯通自己都已经忘掉很多细节 了。他在回复中国青年报记者的邮件中写 道:“我已经不太确定到底是什么时候把这个实 验公开展出的,我想,大概是1979年吧。”

那一年,梅因斯通负责昆士兰大学开放日 的布展工作,曾经被嘲笑的沥青实验成了面向 整个昆士兰州民众的展览项目之一。结果,在 展览上,实验引起了广泛关注,如今,它甚至 变成了昆士兰大学的一个著名景点。

梅因斯通说,直到现在,每天都有很多人 专程前来,看看实验的进展。

甚至,2005年,梅因斯通因为这个漫长的 实验获得了当年的搞笑诺贝尔奖。那一年10 月,在美国哈佛大学的桑德斯剧院,面对台下 1200名观众,一群“真正的诺贝尔经济学奖得 主”向他颁发了获奖证书。同样获得证书的, 还有已经去世多年的实验创立者,托马斯·帕 内尔教授。

梅因斯通在接受采访中真挚地感谢帕内 尔,尽管他们从未相识。他说:“已故的托马斯· 帕内尔教授留给我们一份如此宝贵的遗产,它 幽默搞笑,同时也让人们有兴趣了解沥青这 个‘复杂烃类混合物’的样态和行为。”

他也同时感激那些实验室的管理员们:“我 真的非常感谢他们当年没有随手扔掉碗柜里那 些‘奇怪的垃圾’。”

自然界的伟大之处就在于它的不可预测

在“最长的实验”变得著名之后,梅因斯通 在很多场合都会被要求回答同一个问题:“你觉 得第9滴沥青会在什么时候掉下来?”

而他每次的回答也完全一致:“我真的不知 道。”

这位物理学家解释说,沥青的掉落时间取 决于在当地平均室温的环境下,沥青表面的粘 度系数。他同时声称,这个持续80余年的实验 并不能简单地说明“沥青是液体而非固体”。更 准确的说法是,沥青是一种相态复杂的混合 物。

对于实验的未来,梅因斯通预测说,

漏斗里剩余的沥青越来越少,沥青滴落的速度 也会越来越缓慢。他顶着一头雪白的头发 说:“整个实验全部结束,至少还需要100年。”

他甚至已经为自己选好了监护实验装置 的“接班人”:那是一位昆士兰大学物理学院的教 授,同时也是梅因斯通从前的学生。

验装置的所有权,梅因斯通坚持,应当属于帕 内尔教授的后人。他说:“我觉得帕内尔家族应 该把这个装置作为他们的‘传家宝’。”

必须承认,在86年的坚持之后,这个当年 看起来简单而古怪的实验装置已经有了点“见 证历史”的意味。1927年,当实验装置设计完 成的时候,人类刚刚发明了电视,并且发射升 空了第一枚火箭。1938年第一滴沥青掉落的时 候,第二次世界大战正一触即发。

而现在,二战的硝烟早已散去,人类的现 代生活已经天翻地覆,而整个实验装置还静静 地立在那里,酝酿着第9滴下落的沥青。

从监控录像的画面来看,这滴让人们等待 了12年的沥青,已经形成了一个“完美的泪滴 形”,仿佛随时都会跌落到烧杯里。

梅因斯通喜欢用富有哲理的言辞来评价这 个实验。他说:“自然界的伟大之处就在于它的 不可预测,这也是我们生活的调味品。”

他期待着,当新一滴沥青最终掉落的时 候,学校的其他科学家们能和他一起,补上一 个错过了8次的庆祝活动。他用尽可能美丽的 语言去形容这个“卓越成就”:“粘稠的沥青沿着 漏斗狭窄的玻璃管道,形成一个美丽的形状, 最后尽责地跃入烧杯。”

不过,不管人类如何庆祝,那个持续了86 年的沥青实验,还会安静地继续下去。当人们 为每一滴掉落的沥青而期待、失落的时候,那 些相隔几十年的沥青滴,早已在烧杯底部慢慢 融合,看不出一点差别。


The Pitch Drop Experiment
http://smp.uq.edu.au/content/pitch-drop-experiment