关于绝对光滑平面的猜想
重庆八中:郎景成 指导教师:鄢琴
【摘要】 众所周知,绝对光滑是不存在的。而许多著名的实验如伽利略理想实验等都引用了这一假想概念。如图一所示。
本文就“绝对光滑”斗胆提出一些猜想:
【关键词】绝对光滑;打磨;水制法;隐形;聚能性强
一、如何产生绝对光滑?
方法一:打磨
绝对光滑是相对于物体的粗糙程度来说的,当一个平面粗糙程度为零,没有一点摩擦力时,那么这个平面就可以说是绝对光滑了。磨刀的时候,就是把刀面磨得越光滑,而越光滑,刀面越薄,反推之则得到一理:一个越光滑的平面,是越来越薄的。假设我们将一个平面打磨到绝对光滑,那么它的厚度也一定是零。所以,我们只能假设能做出一个几乎绝对光滑,几乎厚度为零的平面。
那么,现在我们磨出了一块几乎绝对光滑的平面,这个绝对光滑的平面人们是看不见它的,因为它无限的薄,在空气中以肉眼是看不到的,我们也只能假设能以肉眼看到它的轮廓。如图2所示。
方法二:水制法
现实中能做到的:如果世界上真的有无限接近于绝对光滑的平面,那么一定会是平静的水面了。但是要做出一个绝对光滑的水面,也是不容易的。要让水面保持绝对的“平静”,就需要让水面不接触到任何物质,而且水中也不能有任何的杂质,否则水面就会起波动。所以,我们需要制造一个真空的环境。将一种提炼得近乎百分百纯净的水放在里面。为了确保类似炭疽杆菌这样顽强的生物也不能在里面存活,我们还需要进行超强的红外杀菌。但是不能使其受任何力的作用,否则就会引起波动。
只能依靠假设的:所以,我们只能假设我们能开辟一个真空的小型空间,里面没有任何东西,这样,将水放在里面。由于任何物体对其它物体都有吸引力,所以水分子会吸引其它的水分子,水中所含的几乎最小的物质会吸引其它几乎最小的物质,最后在空间几乎最中点的位置凝结成一个几乎绝对小的球体,这个球体的表面是几乎绝对光滑的。和打磨的几乎绝对光滑的平面一样,我们没法看见它,只能假设我们能看到它的轮廓。如图3所示。
二、绝对光滑的优势
想象一下,我们真的坐在离地30厘米的绝对光滑的平面上(如果是站的话只会摔倒),只要有一个倾角,由于重力的作用,你能不断加速,越来越快,如果原速度为3米每秒,加速率为每秒10%,那么你之后的速度可想而知。但为了让自己能停下来,可以做一个粗糙程度较大的缓冲面,借助摩擦力让自己停下来。
绝对光滑的用处可大了!许多实验中能用到它。在生活中,若用绝对光滑的材料做一条路,不但能起到环保的作用,还能快速达到目的地。用这种材料制成飞机壳,将有效的减小气流阻力。在国防方面,我们还能利用这种材料制成高高的圆筒型监狱,防止罪犯逃跑。
三、绝对光滑的难度
1.打磨的几乎绝对光滑平面
由于几乎绝对光滑的平面,是无限的薄的。所以任何物体一接触到它它就会崩裂,因此,可能会有两种情况发生:
情形1:平面直接崩裂
(1)准备材料小球一个绝对光滑的平面一个
(2)把小球放在平面上
(3)平面直接崩裂,小球下坠
情形2:小球边运动平面边崩裂
(1)准备材料小球一个绝对光滑的平面一个
(2)小球放在平面上
(3)小球经过的平面崩裂
本来还是有一种方法能让打磨的几乎绝对光滑平面维持下去,那就是取无数个相同的几乎绝对光滑平面重叠,形成一个巨大的几乎绝对光滑立方体,可是由于每个平面表面都是几乎绝对光滑的,所以它们会依次滑下来,一一打碎。
由此可见,无论是哪一种情况,我们辛辛苦苦制造出来的平面都逃不了一个结局:毁灭。
更恐怖的是,空气中有许多有害物质,阳光中也含有辐射,由于这个无限薄的平面承受能力几乎为0!甚至这个平面在没做出来之前就可能自我毁灭了!更何况还有考虑,手能不能将它拿起来。
2.球形的绝对光滑平面
因为这个球体是无限的小的,而它的质量是原来水的质量,所以它的压强是无限的大的,先不说抓不抓得住的问题,光是它的压强就足以直接穿透你身体的任何一个部位了,虽然由于它太小,你的身体不会受到什么损害,但它会一直穿透地面直到地心,然后毁灭,如果它原本的质量接近于无限大的话,它就会成为宇宙中无限穿透的一条线,这条线的空间将会是空白的!想像一下,如果世界上有无数个这样质量接近无限大的球体,整个宇宙都将被其刷新!
四、 小结
虽然绝对光滑的平面现在并不能实现,只是人们因好奇而产生的美好愿望,现在它的许多好处还不能展现在人们的眼前,但随着人们的不断研究开放,我相信在不久的未来,我们一定能越来越接近绝对光滑,给科学研究提供便利。
教师评语:正如学生所说,他对绝对光滑平面的猜想是由于好奇而产生的美好愿望。我认为这种好奇和大胆猜想的精神正是我们物理学进步的潜在动力。——指导教师:
评委寄语:论文选题大胆新颖,有独立见解,论证充分,文中“想像一下,如果世界上有无数个这样质量接近无限大的球体,整个宇宙都将被其刷新!”这句话,包含了作者对自然学科执着的思考,对宇宙的无限探索,同时也感染了我们每一位读者,愿意与君共同去追寻宇宙当中那绝对光滑的平面!