一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

你眼前所看到的現象,曾被蘇聯當做能夠毀滅世界的機密,雪藏了十年之久,直到前蘇聯解體,才出現在世人面前。。。

一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

它就是賈尼別科夫效應!一種物體在空間中旋轉時所產生的奇怪現象~~

一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

這還要從上個世紀60年代說起,1969年7月,美國人阿姆斯特朗首次登月成功,這也深深刺激了當時世界上另一位霸主——蘇聯

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於是,在同美國競爭登月失敗後,為了在下一輪的太空競賽中獲得主動,前蘇聯決定全力以赴發展空間站計劃,禮炮計劃由此誕生。

從1971年4月19日發射了世界上第一個空間站“禮炮1號”後,前蘇聯陸陸續續共發射了7座禮炮號空間站。。。

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然而,“命運總是愛捉弄人”,禮炮7號雖然有著當時世界上最複雜精湛的航天技術,依舊在1985年的2月11號發生了系統故障,導致了失聯。。。

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這不同於張三的手機沒電或沒訊號了,充電或到達安全區域就能在聯絡上,在遙遠的太空之外如何救援?而且後面還有美國在虎視眈眈,想秘密對空間站進行攔截,從中獲取前蘇聯的絕密技術。。。

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於是,前蘇聯毅然決定派出兩名孤單英雄“弗拉基米爾·賈尼別科夫”和“維克托·薩維尼赫”,乘坐聯盟T-13前往失聯的禮炮7號空間站進行搶修。。。

(左)薩維尼赫(右)賈尼別科夫

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就在維修空間站的電力系統時,賈尼別科夫發現了一個神奇現象,讓他驚出了一身冷汗。。。

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他發現,由於在太空中沒有重力,一顆螺母被擰下來後,保持原有的姿態在空中持續旋轉,但轉著轉著,突然開始“抽起瘋來”。。。原本繞著中心軸轉動的方式,自動發生了180度顛倒。不一會兒又恢復到之前的旋轉方式,並一直處於兩種旋轉狀態之間做週期運動。。。

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這個連牛頓第一定律都無法解釋的奇怪的現象,讓身為航空從業者的賈尼別科夫細思恐極。。。

他第一時間便聯想到自轉的地球,倘若有一天也來一次不穩定的180度大旋轉,那麼後果恐怕不堪設想。。。

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事關重大,況且彼時美蘇爭霸正進行到最焦灼階段,於是賈尼別科夫沒有向外界公開自己的新發現,而是選擇了保密。。。

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難道賈尼別科夫觀察到的奇怪現象,真的是一個“大殺器”?會給地球帶來毀滅性的災難?

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直到1991年,一個小小的網球拍最終解開了謎題,數學家們從尤拉動力學方程中,推匯出了其定理,並發表了一篇論文《扭轉的網球拍》,從根本上破悉了賈尼別科夫觀察到奇怪現象的真正原因。。。

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眾所周知,當一個剛體存在於空間中時,一定會存在XYZ三個互相垂直的對稱軸。。。

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網球拍也是同理,因此它可以繞著三個不同的主軸旋轉。。。

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而當我們把網球拍沿著三條主軸向空中拋擲時,奇怪的現象就來了。。。

無論是沿著轉動慣量最大的Z軸,或是轉動慣量最最小的Y軸丟擲時,網球拍旋轉的方式都是穩定的。

沿著轉動慣量最小的Y軸丟擲

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沿著轉動慣量最大的Z軸丟擲

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但當我們把網球拍沿著X軸向空中拋擲時,網球拍雖然繞著中間的主軸旋轉,但可以發現,網球拍的拍面發生了像螺母那樣的傾斜式翻轉。。。

網球拍丟擲時是A面

而落回到手中時卻是B面。。。

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這也就是著名的「賈尼別科夫定理」,即一個剛體繞著它轉動慣量最大的主軸,或轉動慣量最小的主軸旋轉時是穩定的,而繞著中間軸旋轉時,則是不穩定的。

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失重狀態下旋轉的螺母,簡直可以算得上該定理最完美的模型了,而論文中利用網球拍作為模型,也可以說是深入淺出地證明了其正確性,後來陶哲軒和費曼也都曾對其進行過論證~

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儘管賈尼別科夫離真相差的還遠,不過介於他是首位發現者,該定理依然以他的名字命名,亦被稱為中間軸定理或網球拍定理。

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感興趣的朋友可以將書本,分別繞著三個空間軸的方向丟擲去,看看會有什麼結果~(千萬別用你的手機做實驗哈,別問我為什麼~~我是過來人)

後來各國宇航員在太空中

都重複了這個賈尼別科夫效應

有的用一本書

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有的用一個把手

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那麼說回到賈尼別科夫的猜想,是否有跡可循呢?是否可以當做能夠毀滅世界的機密?

實際上並非如此。。。雖然從宏觀上考慮,地球受力輕易不會變形,算的上是剛體。。。

但實際上,地球壓根就不是剛體,微觀的看地球表面有海洋,內部還有液態的岩漿等物質,這就使得地球只能繞著轉動慣量最大的主軸旋轉,這也符合物理學定律中的最小能量原理。同時,由於地球邊上還有一個月球的存在,月球還能透過引力穩定住地球的自轉軸。

一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

因此,這和賈尼別科夫定理中要求的剛體大相徑庭。。。 而非剛體在旋轉時,只會按照轉動慣量最大的軸穩定旋轉,就像裝了一半水的瓶子,被拋在空中,永遠不會發生翻轉,會一直保持穩定旋轉。。。

一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

同理,地球會一直保持穩定旋轉,假設真有外力強行改變穩定旋轉,地球也會自己去尋找轉動慣量最大的軸恢復穩定原狀態。。。

一顆小小螺母引發的奇怪現象,為何被當做毀滅地球的機密?

即使在過去的數十億年,地球確實發生過180度翻轉,達到一百餘次,但是大家大可不必擔心,這種翻轉並非傳統意義上的賈尼別科夫式的翻轉,可以說是一種別的因素引起的,而且翻轉起來十分緩慢,基本不會感覺到。。。

最後一起來看看影片,更多瞭解一下~

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