【物理达人】你不知道的杠杆故事
阿基米德将自己锁在一间小屋里，正夜以继日地埋头写《浮体论》。这天突然闯进一个人来，一进门就连忙喊道：“哎呀！你老先生原来躲在这里。国王正调动大批人马，在全城四处找你呢。”阿基米德认出他是朝廷大臣，心想，外面一定出了大事。他立即收拾起羊皮书稿，伸手抓过一顶圆壳小帽，随大臣一同出去，直奔王宫。
阿基米德（Archimedes）
当他们来到宫殿前台阶下时，就看见各种马车停了一片，卫兵们银枪铁盔，站立两行，殿内文武满座，鸦雀无声。国王正焦急地在地毯上来回踱步。由于殿内阴暗，天还没黑就燃起了高高的烛台。灯下长条案上摆着海防图、陆防图。阿基米德看着这一切，就知道他最担心的战争终于还是爆发了。
原来地中海沿岸在古希腊衰落之后，先是马其顿王朝的兴起，马其顿王朝衰落后，接着是罗马王朝兴起。罗马人统一了意大利本土后向西扩张，遇到另一强国迦太基。公元前264年到公元前221年两国打了23年仗，这是历史上有名的“第一次布匿战争”，罗马人取得了胜利。公元前218年开始又打了4年，这是“第二次布匿战争”，这次迦太基起用一个奴隶出身的军事家汉尼拔，一举擒获罗马人5万余众。地中海沿岸的两个强国就这样连年争战，双方均有胜负。叙拉古，则是个夹在迦、罗两个强国中间的城邦小国，在这种长期的战争风云中，常常随着两个强国的胜负而弃弱附强，飘忽不定。阿基米德对这种外交策略很不放心，曾多次告诫国王，不要惹祸上身。可是现在的国王早已不是那个阿基米德的好友亥尼洛。他年少无知，却又刚愎自用。当“第二次布匿战争”爆发后，公元前216年，眼看迦太基人将要打败罗马人，国王很快就和罗马人决裂了，与迦太基人结成了同盟，罗马人对此举很恼火。现在罗马人又打了胜仗，于是采取了报复的行动，从海陆两路向这个城邦小国攻过来，国王吓得没了主意。当他看到阿基米德从外面进来，连忙迎上前去，恨不得立即向他下跪，说道：“啊，亲爱的阿基米德，您是最聪明的人，先王在世时说过你能推动地球!”
关于阿基米德推动地球的说法，却还是他在亚历山大里亚留学时候的事。当时他从埃及农民提水用的吊杆和奴隶们撬石头用的撬棍得到启发，发现可以借助一种杠杆来达到省力的目的，而且发现，手握的地方到支点的这一段距离越长，就越省力。由此他提出了这样一个定理：力臂和力（重量）的关系成反比。这就是杠杆原理。用我们现在的表达方式表述就是：重力×重力臂=力×力臂。为此，他曾给当时的国王亥尼洛写信说：“我不费吹灰之力，就可以随便移动任何重量的东西；只要给我一个支点，给我一根足够长的杠杆，我连地球都可以推动。”可现在这个小国王并不懂得什么叫科学，他只知道在大难临头的时候，借助阿基米德的神力来救他的驾。
可是罗马军队实在太厉害了。他们作战时列成方队，前面和两侧的士兵将盾牌护着身子，中间的士兵将盾牌举在头上，战鼓一响这一个个方队就如同现代的坦克一样，向敌方阵营步步推进，任你乱箭射来也丝毫无损。罗马军队还有特别严明的军纪，发现临阵脱逃的立即处死，士兵立功晋级，统帅获胜返回罗马时要举行隆重的凯旋仪式。这支军队称霸地中海，所向无敌，一个小小的叙拉古哪里放在眼里。况且旧恨新仇，早想进行一次彻底清算。
这时，由罗马执政官马赛拉斯统帅的四个陆军军团已经挺进到了叙拉古城的西北。现在城外已是鼓声齐鸣，杀声震天了。在这危急的关头，阿基米德虽然对因国王目光短浅造成的这场祸灾非常不满，但木已成舟，国家为重，他扫了一眼沉闷的大殿，捻着银白的胡须说：“如果单靠军事实力，我们决不是罗马人的对手。现在若能造出一种新式武器来，或许还可守住城池，以待援兵。”国王一听这话，立即转忧为喜说：“先王在世时早就说过，凡是你说的，大家都要相信。这场守卫战就由您全权指挥吧。”
两天以后，天刚拂晓，罗马统帅马赛拉斯指挥着他那严密整齐的方阵向护城河攻来。今天方阵两边还预备了铁甲骑兵，方阵内强壮的士兵肩扛着云梯。马赛拉斯在出发前曾口出狂言：“攻破叙拉古，到城里吃午饭去。”在喊杀声中，方阵慢慢向前蠕动。照常规，城头上早该放箭了。可今天城墙上却是静悄悄地不见一人。也许是几天来的恶战使叙拉古人筋疲力尽了吧。罗马人正在疑惑，城里隐约传来吱吱呀呀的响声，接着城头上就飞出大大小小的石块，开始时大小如碗如拳一般，以后越来越大，简直有如锅盆，山洪般地倾泻下来。石头落在敌人阵中，士兵们连忙举盾护体，谁知石头又重，速度又急，一下子连盾带人都砸成一团肉泥。罗马人渐渐支持不住了，连滚带爬地逃命。这时叙拉古的城头又射出了密集的利箭，罗马人的背后无盾牌和铁甲抵挡，那利箭直穿背股，哭天喊地，好不凄惨。
阿基米德到底造出了什么秘密武器让罗马人大败而归呢？原来他制造了一些特大的弩弓——发石机。这么大的弓，人是根本拉不动的，他就利用了杠杆原理。只要将弩上转轴的摇柄用力扳动，那与摇柄相连的牛筋又拉紧许多根牛筋组成的粗弓弦，拉到最紧时，再突然一放，弓弦就带动载石装置，把石头高高地抛出城外，可落在很远的地方。原来这杠杆原理并不是简单使用一根直棍撬东西。比如水井上的辘轳吧，它的支点是辘轳的轴心，重力臂是辘轳的半径，它的力臂是摇柄，摇柄一定要比辘轳的半径长，打起水来才会省力。阿基米德的发石机也是运用这个原理。罗马人哪里知道叙拉古城有这许多新玩艺儿。
希腊投石机复原图
就在马赛拉斯刚被打败不久，海军统帅古劳狄乌斯也派人送来了战报。原来，当陆军从西北攻城时，罗马海军从东南海面上也发动了攻势。罗马海军原来并不十分厉害，后来发明了一种舷钩装在船上，遇到敌舰时钩住对方，士兵们再跃上敌舰，变海战为陆战，占一定的优势。今天克劳狄乌斯为了对付叙拉古还特意将兵舰包上了一层铁甲，准备了云梯，并号令士兵，只许前进，不许后退。奇怪的是，这天叙拉古的城头却分外安静，墙的后面看不到一卒一兵，只是远远望见几副木头架子立在城头。当罗马战船开到城下，士兵们拿着云梯正要往墙上搭的时候，突然那些木架上垂下来一条条铁链，链头上有铁钩、铁爪，钩住了罗马海军的战船。任水兵们怎样使劲划桨都徒劳无功，那战船再也不能挪动半步。他们用刀砍，用火烧，大铁链分毫无损。正当船上一片惊慌时。只见大木架上的木轮又“嘎嘎”地转动起来，接着铁链越拉越紧，船渐渐地被吊起离开了水面。随着船身的倾斜，士兵们纷纷掉进了海里，桅杆也被折断了。船身被吊到半空后，这个大木架还会左右转动，于是那一艘艘战舰就像荡秋千一样在空中摇荡，随后有的被摔到城墙上或礁石上，成了堆碎片；有的被吊过城墙，成了叙拉古人的战利品。这时叙拉古的城头上还是静悄悄的，没有人射箭，也没有人呐喊，好像是座空城，只有那几副怪物似的木架，不时伸下一个个大钩钩走一艘艘战船。罗马人看着这“嘎嘎”作响的怪物，吓得全身哆嗦，手腿发软，只听到海面上一片哭喊声和落水碰石后的呼救声。克劳狄乌斯在战报中说：“我们根本看不见敌人，就像在和一只木桶打仗。”阿基米德的这些“怪物”原来也是利用了杠杆原理，并加了滑轮。
经过这场大战，罗马人损兵折将，还白白丢了许多武器和战船，可是却连阿基米德的面都没见到。
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今日搜狐热点看物理达人如何破解咖啡拉花的形成
当你制作或者望着精美的咖啡拉花，有没有想过它是怎么形成的？暂时放弃咖啡和牛奶相爱那样的想象吧，让理工男来帮我们用科学说话。感性与理性同在的小编邀请大家同来涨姿势，珍惜理工男！
咖啡拉花：牛奶与咖啡的艺术
咖啡拉花（Latte Art）主要分为两种：一种是拉花（Free Pour），在往浓缩咖啡中倾倒热牛奶的同时“拉”出图案；一种是雕花（Etching），在冲调好拿铁之后，用巧克力酱和牙签等辅助用品直接在拿铁表面的泡沫上“雕”。
拉花和雕花两者比较，前者更加奇妙，而后者花样更全。这是因为在雕花时，拿铁表面的泡沫具有一定的稳定性，能够支撑巧克力酱、焦糖浆之类的有颜色的酱料，不但给了咖啡师更多时间，勾画、构图也有了更大的自由。
而拉花的奇妙之处则在于图案是在调制拿铁的过程当中形成的。拉花的奥妙，资深的咖啡师或许会从如何制取浓缩咖啡和热牛奶泡沫谈起——不过，从物理上来说，咖啡拉花是怎么一回事呢？
咖啡拉花是怎么形成的呢？
制作咖啡拉花的咖啡叫做“Espresso”，也就是我们常说的浓缩咖啡或意式浓缩咖啡。这是一种口感强烈的咖啡，用接近沸腾的热水以高压冲过细细研磨后压实的咖啡粉得来。在浓缩咖啡的表面飘着一层红棕色的泡沫，这层泡沫叫做咖啡脂（crema）。
获取浓缩咖啡时得到的咖啡脂
咖啡脂的存在往往被视为浓缩咖啡质量的标志，其体积要占到浓缩咖啡的10%以上。咖啡脂里面含有许多气体，大概在总体积的一半左右。
如下图，在光学显微镜下观察咖啡脂的结构，可以看出里面含有气泡、脂肪颗粒（一般小于10个微米）以及一些固体的颗粒（咖啡豆细胞壁的碎片之类）。
咖啡脂的存在是形成咖啡拉花的一个重要因素。
在光学显微镜下观察咖啡脂，可以看出里面包含有气泡、脂肪颗粒以及一些比如咖啡豆细胞壁碎片之类的固体颗粒。而用于制作咖啡拉花的热牛奶也经过了预先处理，通过搅拌或者其它的方法，热牛奶的表面形成了一层牛奶和空气混合而成的微泡沫（Microfoam）。
在混合热牛奶和浓缩咖啡的过程中，我们有两种泡沫混合在一起，一种是牛奶表面的空气和牛奶混合的泡沫，一种是浓缩咖啡表面的脂肪、气体和浓缩咖啡混合的咖啡脂泡沫。这两种泡沫都相对稳定，咖啡脂的泡沫一般可以维持10分钟左右的时间，牛奶和空气形成的泡沫也可以维持数分钟之久。
这两种泡沫混在一起之后，由于它们的颗粒都很大（都是微米级别的大小），并且互相挤在一起，颗粒的扩散过程是很慢的，在没有搅拌的情况下，两种泡沫之间混合的速度会很慢，因此，泡沫之间的界限会在很长时间内保持清晰。这样，咖啡师倾倒牛奶时做出来的图案可以保持足够长的时间，以供顾客欣赏。
所以说，咖啡拉花实际上是两种泡沫（而非液体）混合出来的效果。知道了这个以后，再看咖啡拉花，除了赞叹之外，是不是增添了一份其他的感受呢？
“Latte Art”，咖啡拉花
有读者可能会问了，为什么非得泡沫混合在一起才行，不同颜色的液体混合在一起就不行吗？
如果两样都没有泡沫，当我们把牛奶倒入咖啡的时候，其实它们也不是立刻就互相均匀混合的。虽然仔细说来这两种液体内部仍然是有微米大小的颗粒，但是这些颗粒并没有互相挨着，并且颗粒只占液体的很小一部分，并没有泡沫的那种稳定性。所以，这两种液体混合的界面不但因为内部液体的流动很不稳定，界面也会因为扩散的原因很快变得模糊起来，不能够做成拉花的图案。
（文章转载自：红酒百科全书wikiwine）
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今日搜狐热点集齐第 笑话
物理达人之谁也不吃亏
作为物理达人，我经常指出老婆在生活中对物理知识的无知。前天，老婆要买变速山地车，说山地车骑起来省劲，我当时就指出了她的谬论：“物体移动相同的路程，克服阻力做功是一样的”昨天。老婆说要买个电饭煲，说闷米饭很香，我立刻指出了老婆的无知，我说：“老婆，闷米饭只要温度达到300度左右，无论什么锅都会煮熟的，不存在好吃不好吃”老婆听完啪啪给我两巴掌，温柔的对我说：“亲爱的，根据作用力与反作用力，我手对你的脸施加了力，你的脸也对我的手有力的作用，咱俩谁也不吃亏！”
(一)(往事如风)
(一)(会吃鱼的猫)
(三)(流名善了个哉)
(二)(jyslag)
(二)(找企鹅)
(二)(百辩灵蛇)
(五)(我朋友叫刘正伟)
(四)(天使大白鲨)
(六)(金楚之子)
(三)(shenlunju)
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吴健雄 当民国范儿遇上物理达人
她爱旗袍，爱字画，因性别偏见与诺奖擦肩而过
&&&&80年前，一个有着浓郁民国范儿的23岁才女，踏进了美国伯克利大学的校门，从此开启了一段非凡的人生之旅。她就是有“东方居里夫人”之称的物理学家吴健雄。&&&&虽然位列民国十大才女榜，还嫁给了袁世凯之孙，但相比张爱玲、林徽因、陆小曼等人，吴健雄却“低调”得多，因为她从事的是在女人眼里枯燥无味的物理实验。&&&&2月13日，思忆着未尽的年味，我这个“民国粉”慕名来到吴健雄的故里江苏太仓。她虽去世整整20年，走在浏河古镇上，仍能随时看到她留在这里的痕迹：吴健雄故居、吴健雄科技楼、吴健雄塑像、吴健雄墓园……&&&&吴健雄出身在典型的中国知识分子家庭，父亲吴仲裔是位有远见卓识的开明士绅。吴健雄“健”字辈，排行第二，父亲以“英雄豪杰”依次命名，故得名健雄。虽为女儿身，父亲希望她不让须眉，胸怀男儿志，积健为雄。因为父亲喜欢紫薇树，还给她起了个小名“薇薇”。如今，一株吴仲裔当年栽的紫薇树，也成了人们追忆父女二人的一道风景。吴仲裔一向重视教育，自然不会错过孩子的启蒙教育。吴健雄有着惊人的记忆力，对算术的理解力则更强。但在吴仲裔看来，中国之所以落后，受洋人欺侮，主要原因是科学不发达，因此他时常跑到上海的书店，为孩子们购买一些有关科学知识的图书及报纸杂志。上海《申报》上登载的科学趣闻，就很符合吴健雄的口味。当别的女孩还在为不用裹小脚而庆幸的时候，小健雄已经知道了大气的压力、水的浮力，以及打雷和闪电是怎么回事等自然科学知识，并按照书里看到的、收音机里听到的，开始跟哥哥一起做一些简单有趣的科学实验了。&&&&等到了上学年纪，在父亲创办的明德女子学校里，十来岁的吴健雄知道了“乐以天下，忧以天下”的大胸怀，明白了“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”才是最好的学习态度。&&&&受父亲教育救国思想的影响，吴健雄后来考上了苏州第二女子师范学校。其间，她多次到东吴大学听胡适演讲，常使少年吴健雄“思绪潮湃，激动不已”。吴健雄曾说，在一生中影响她最大的两个人，一个是她父亲，另一个则是胡适先生。&&&&1929年吴健雄被保送进入南京的国立中央大学，入学第一年，她竟跑到胡适任校长的上海中国公学读书。那时胡适并不认识她，后来一次历史考试中，身为监考老师的胡适发现坐在前排的小女生，两个小时就把三个小时题量的卷子做好了。他浏览了一遍答卷，兴奋地说：“从来没有见过一个学生对满清300年的思想史理解得那么透彻。”从此，胡适便时不时地对吴健雄加以鼓励。吴健雄常说她的研究成果“不过是根据胡先生平日提倡的‘大胆假设，小心求证’之科学方法”；而胡适也曾在公开场合说，与吴健雄有一段师生缘分是他平生最得意、最自豪的事情。&&&&后来，吴健雄从中央大学数学系转到物理系。老师同学大为不解，都认为她在数学领域肯定能有所建树，却不知她对物理学早已“情有独钟”。&&&&吴健雄知道，全球物理研究的顶尖机构在美国，她决定赴美深造。1936年，吴健雄来到美国伯克利加利福尼亚大学求学。然而想进伯克利物理系并不容易，吴健雄需要接受物理系主任柏基的测试。柏基的能力与贡献虽被人称道，但他对外域人和女性存有偏见，吴健雄两者均占。面试时吴健雄一脸的坦然，身着旗袍，举止端庄，有条不紊地介绍了自己在国内的学习和研究情况。柏基破例接受了吴健雄的入学申请。&&&&虽然当时西方科学界始终充斥着“物理科学实验是男性领域”的性别偏见，但这种偏见在吴健雄严谨的实验精神和无差错的实验结果面前，一次次被打破。健雄的博士论文导师——1939年诺贝尔物理学奖得主劳伦斯，得知吴健雄毕业后苦于美国一流大学和研究机构都拒绝女性作物理教师之时，毫不犹豫地作了她的推荐人，普林斯顿大学破天荒地接纳了第一位物理女教师。&&&&吴健雄的另一位导师——1959年的诺贝尔奖得主塞格瑞对她更是关照有加。正是塞格瑞引导吴健雄发现了对铀原子核分裂连锁反应有关键影响的惰性气体“氙”，奠定了她在物理界的地位。他评论吴健雄：“她的意志力和对工作的投入，使人联想到居里夫人，但她更加入世、优雅和智慧。”&&&&1956年，杨振宁和李政道合作研究，提出弱相互作用中宇称不守恒的理论。理论一提出，便在物理学界引起了很大震动，很多有影响力的物理学家不以为意，甚至认为没有必要花时间验证。而吴健雄以其非凡的洞察力，认识到此项实验的重要性及其意义。同年，她便用无懈可击的实验证实了该理论的正确性。这一实验结果，推动了物理学的发展，也把35岁的杨振宁和31岁的李政道推上了诺贝尔物理学奖，但领奖台上唯独缺了这位女物理学家的身影。&&&&由于性别偏见而与诺奖失之交臂的吴健雄，并没有停下做研究的脚步，她依然穿着自己裁剪的旗袍，在实验室埋头做实验，在她眼里“名利可以无视，实验却不可以停止”。此后，吴健雄先后用实验证明了核β衰变在矢量流守恒定律，以及在β衰变研究的其他贡献，关于量子力学的基本理论方面的实验等重要成果。&&&&因卓著的科学成就，各种荣誉接踵而来。1975年，吴健雄当选美国物理学会第一任女性会长，同年获得美国总统福特在白宫授予她的国家科学勋章，这是美国最高科学荣誉。1976年，以色列设立了沃尔芙奖，专为那些应得而未得到诺贝尔奖者而设立，吴健雄是该奖第一位得主。&&&&对名利，吴健雄看得很淡,她总认为自己是个平凡的中国女性。她钟爱旗袍，每逢出席各种重要场合，她总是为自己准备得体的旗袍，表示对祖国的尊重；她家的客厅里，悬挂着中国字画，书架上收藏着许多中国古书及一些瓷器；演讲中，她都会忍不住提到祖国……&&&&离家37年后，吴健雄终于在1973年踏上了回国之路，彼时双亲都已不在。1984年，吴健雄参加母校明德楼落成典礼，独资捐建了明德学校紫薇楼。4年后，又捐出百万美元巨款设立“吴仲裔奖学金”表达自己的寸草之心。1992年，四位华人诺贝尔奖得主：李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲，在台北发起成立“吴健雄学术基金会”，要给八十华诞的吴健雄一个惊喜。她一再婉拒，竟躲了起来。吴健雄说：“我不喜欢出风头，做研究是我的本分，我只是运气好，成果还不错而已，不要以我的名字成立基金会。”&&&&1997年，吴健雄去世，享年85岁。除了魂归故里，她仅有的遗愿就是向母校捐款200多万元建一座科技大楼。
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