มาดูข้อความหลักกันก่อน ก่อนที่เราจะลงรายละเอียดและอาจเล่นลิ้นเล็กน้อย: ในRising Forceเจมส์ ลิฟวิงสตันได้เขียนเรื่องราวเกี่ยวกับการลอยตัวของแม่เหล็กที่น่าอ่าน ให้ข้อมูล อธิบายอย่างรวบรัด และถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์ นี่คือหนังสือ “วิทยาศาสตร์ยอดนิยม” ดังนั้นระดับของคำอธิบายจึงมุ่งเป้าไปที่ใครก็ตามที่มีความทรงจำเกี่ยวกับฟิสิกส์ในโรงเรียนที่คลุมเครือ
อย่างไรก็ตาม
แม้ว่าคุณจะจำได้มากขึ้นหรือกำลังฝึกฟิสิกส์ในตอนนี้ ฉันรับประกันได้ว่าคุณจะยังคงได้เรียนรู้สิ่งใหม่ๆ
บางครั้งในหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยม เราพบว่าผู้เขียนได้อธิบายความจริงเกินจริงและบิดเบือนความจริง ในฐานะนักฟิสิกส์ย้อมผ้าขนสัตว์ ฉันไม่สามารถต้านทานการล่อลวงให้ค้นหาตัวอย่างได้
แต่ฉันรู้สึกผิดหวังในกรณีนี้ ลิฟวิงสตันไม่เพียงแต่รู้เรื่องของเขาเท่านั้น (ตอนนี้เขาเป็นอาจารย์กิตติมศักดิ์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และใช้เวลาตลอดชีวิตในการทำงานเกี่ยวกับการนำยิ่งยวดและแม่เหล็กมาประยุกต์ใช้) เขายังรู้วิธีที่จะเข้าใจมันด้วยประโยคบอกเล่า ฉันเพลิดเพลินกับคำอธิบาย
เพียงประโยคเดียวที่ช่ำชองแต่แม่นยำของเขาว่าแรงโน้มถ่วงของโลกที่ลดต่ำลงตลอดเวลาสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่ขึ้นของบอลลูนอากาศร้อนได้อย่างไร ซึ่งเป็นวิธีการทางกายภาพครั้งแรกที่มนุษย์ลอยอยู่ในอากาศเห็นได้ชัดว่าลิฟวิงสตันมีสติปัญญารอบรู้ และในตอนต้นของหนังสือ
เขาพาเรานั่งพรมวิเศษรอบประวัติศาสตร์ของการลอย นอกเหนือจากบอลลูนแล้ว เรื่องราวในสมัยโบราณของนักบุญเทเรซาแห่งอาบีลา เกาะลาปูตาที่ได้รับการสนับสนุนด้วยแม่เหล็กในGulliver’s Travelsความฝันของฟรอยด์ในการบิน การลอยปลอมด้วยการเสก และ (แน่นอน) เวทมนตร์ของแฮร์รี่
พอตเตอร์ หนังสือลงไปที่ธุรกิจหลักของการลอยด้วยแม่เหล็กมีหลายเหตุผลที่ทำให้คุณหลงใหลการลอยตัวของแม่เหล็ก ข้อพิจารณาเชิงปฏิบัติที่สำคัญประการหนึ่ง: โดยการต้านแรงโน้มถ่วง คุณสามารถขจัดแรงเสียดทานได้มาก และผลที่ตามมาของข้อเท็จจริงง่ายๆ นี้ ได้แก่ รถไฟ 400 กม. ชม. –1ขบวน
ที่ให้บริการ
ผู้โดยสารแล้วในเซี่ยงไฮ้ อย่างไรก็ตาม ลิฟวิงสตันก็หลงใหลของเล่นลอยน้ำที่ได้มาใหม่ เช่น “เลวิตรอน” ที่หมุนได้ ลิฟวิงสตันอธิบายว่าเขาอนุมานการทำงานภายในของการซื้อกิจการครั้งล่าสุดของเขาได้อย่างไรโดยการวางผังสนามรอบๆ สนามด้วยเกาส์มิเตอร์ ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ดีของความสำคัญ
การรักษาความรู้สึกของ “ฟิสิกส์เหมือนเล่น”อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะเป็นของเล่นหรือการใช้งานจริง การลอยด้วยแม่เหล็กทั้งหมดไม่มีทางหลีกเลี่ยงทฤษฎีบทของ Earnshaw ซึ่งระบุว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะตั้งค่าการจัดเรียงของสนามแม่เหล็กสถิตย์ที่จะ รองรับแม่เหล็กสถิตย์อื่น อย่างเสถียรในพื้นที่ว่าง
ประสบการณ์จริง – ไม่ว่าจะเป็นเด็กที่เล่นแม่เหล็กหรือผู้ใหญ่ที่พยายามสร้างตลับลูกปืนที่ปราศจากแรงเสียดทาน – แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทฤษฎีบทนี้เป็นจริง ลิฟวิงสตันใช้ทฤษฎีบทของเอิร์นชอว์อย่างกว้างขวาง แต่เขาไม่ได้พยายามพิสูจน์ว่าเหตุใดจึงต้องเป็นความจริง
ตอนนี้ฉันจะเขียนเรียงความในรูปแบบและในระดับของหนังสือ แต่ในบริบทของไฟฟ้าสถิตซึ่งนำไปใช้ด้วย หากคุณรู้สึกว่าการสาธิตต่อไปนี้ของฉันซับซ้อนเกินไป คุณอาจเข้าใจว่าทำไมลิฟวิงสตันจึงไม่ได้รวมหลักฐานไว้ด้วย!สมมติว่าเราสามารถทำให้อนุภาคที่มีประจุบวกอนุภาคหนึ่งลอยได้อย่างเสถียร
ในพื้นที่ว่าง
“ความเสถียรโดยสมบูรณ์” หมายความว่า ถ้าอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ออกไปในทิศทางใดจากจุดสมดุลที่ควรจะเป็น มันจะต้องมีสนามไฟฟ้าที่ชี้กลับไปยังจุดนั้น เพื่อให้อนุภาคกลับสู่ตำแหน่งสมดุล อย่างไรก็ตาม เรารู้ว่าเส้นสนามไฟฟ้าจะจบลงด้วยประจุเสมอ และถ้าเส้นสนามทั้งหมดพุ่งตรงไป
ยังจุดสมดุลที่ควรจะเป็น ก็จะต้องมีประจุลบอยู่ตรงนั้น ไม่ใช่พื้นที่ว่างอย่างที่เราคิด ดังนั้น การลอยตัวอย่างเสถียรจึงเป็นไปไม่ได้ และอนุภาคจะต้องเร่งตัวออกจากจุดสมดุลที่ควรจะเป็นอย่างน้อยหนึ่งทิศทาง เพื่อให้การพิสูจน์สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ฉันควรเพิ่มว่าแรงโน้มถ่วงสามารถแสดงได้ราวกับว่า
มันเป็นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอแบบอ่อนเพิ่มเติม ดังนั้นการเพิ่มแรงโน้มถ่วงให้กับภาพจึงไม่เปลี่ยนข้อสรุป
แน่นอนว่าแม่เหล็กถาวรมีพฤติกรรมเหมือนไดโพล โดยมีขั้วเหนือและขั้วใต้เชื่อมต่อกันอย่างเหนียวแน่น อย่างไรก็ตาม หากเราจินตนาการว่าคู่ของ “ประจุแม่เหล็กที่อยู่ตรงข้ามกัน”
เคลื่อนเข้าหากันในทิศทางใดก็ตาม ดังนั้น เนื่องจากประจุทั้งสองที่แยกจากกันนั้นไม่เสถียร ผลรวมแรงของประจุทั้งสองนั้นไม่เสถียร อีกวิธีหนึ่งที่ทำให้ไดโพลเปลี่ยนตำแหน่งได้ก็คือการบิดแม่เหล็กไปมา สิ่งนี้อาจไม่เสถียรหรือไม่เสถียร: ใครก็ตามที่พยายามทำให้แม่เหล็กแท่งแนวนอนหนึ่งสมดุล
เหนืออีกอันหนึ่งจะตระหนักว่าการแลกเปลี่ยนตำแหน่งของขั้วเหนือและขั้วใต้เป็นวิธีหนึ่งที่แม่เหล็กด้านบนจะหยุดลอยและติดกับด้านล่าง . สิ่งที่เป็นความจริงอย่างแน่นอนก็คือ ไม่ว่าทิศทางไดโพลจะชี้ไปทิศทางใด การเคลื่อนที่ไปด้านข้างจะไม่เสถียร ดังนั้นความสามารถในการหมุนจึงไม่ช่วยอะไร
และอาจเป็นอุปสรรควิธีหนึ่งที่การหมุนสามารถช่วยให้แม่เหล็กมีเสถียรภาพมากขึ้นคือ หากตั้งแม่เหล็กหมุนด้วยความเร็วที่เหมาะสม การรักษาโมเมนตัมเชิงมุมจะป้องกันไม่ให้แม่เหล็กพลิกกลับ ทฤษฎีบทของ Earnshaw ใช้กับค่าคง ที่เท่านั้นแม่เหล็ก ดังนั้นจึงไม่ได้ป้องกัน Nate Tarler จาก Florida
ไม่ให้ของเล่น “levitron” ของเขาลอยอยู่เป็นเวลาเกือบสองปี (โดยมีแหล่งจ่ายไฟภายนอกเพื่อให้มันหมุน) ในหนังสือเล่มนี้ คุณจะพบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับของเล่นชิ้นนี้ และการต่อสู้ทางกฎหมายกับสิ่งประดิษฐ์ของมัน อีก “การละเมิด” ของทฤษฎีบทของ Earnshaw ที่อธิบายไว้ในหนังสือเล่มนี้จะเป็นที่คุ้นเคยมากขึ้นสำหรับผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น:
Credit : historyuncolored.com madmansdrum.com thesailormoonshop.com thenorthfaceoutletinc.com tequieroenidiomas.com cascadaverdelodge.com riversandcrows.net caripoddock.net leaveamarkauctions.com correioregistado.com
