猫真的是液体吗？看看科学家怎么说

传统上，液体被定义为适应容器形状的材料，也就是说，容器是什么形状以及注射后液体将呈现什么形状。然而，在某些条件下，猫似乎也符合这个定义。

几年前，在互联网上有一个关于猫朋友的有点矛盾的现象，它也被选为互联网迅速传播的现象之一。马克-安托万·法丁是巴黎狄德罗大学的流变学研究员。他说当他第一次看到这个问题时，他笑着陷入了沉思。

法丁决定重新研究这些问题，专注于流变学以阐明物质的变形和流动，这在2017年获得了搞笑诺贝尔物理学奖。

该奖项每年由一个不太可能的研究机构颁发，致力于幽默科学，其目标是突出让人们开怀大笑和深思的科学研究。哈佛大学每年都举行一次典礼。

什么是液体？

液体的定义中心是一种相互作用:材料必须能够改变其形状以适应容器，并且这个过程有一个特征持续时间。

在流变学中，这被称为松弛时间。确定一种材料是否是液体取决于观察时间周期和弛豫时间的比较。

以猫为例。如果给他们足够的时间，他们可以使他们的形状适合容器。如果我们给猫时间变成液体，它们就是液体。

在流变学中，材料的状态不是一个固定的属性；必须测量松弛时间。那么放松时间的价值是什么？这取决于什么？例如，猫的放松时间会随着年龄变化吗？

容器类型是一个因素吗？还是会随着猫的压力水平而改变？

当然，这里的压力指的是机械压力而不是情绪压力，但在某些情况下，这两个意思可能会重叠。

黛博拉数字和山脉的流动

从猫的表现可以清楚地看出，确定材料的状态需要比较两个时间段:松弛时间和实验时间，实验时间是容器从变形经过的时间。

例如，这可能是猫进入游泳池后经过的时间。一般来说，弛豫时间除以实验时间，如果结果大于1，则材料是相对坚固的；如果结果小于1，则该材料是相对液态的。

这被称为黛布拉数，圣经中的女祭司用它来描述地质时标(在上帝面前)和山脉的流动。在较短的时间尺度上，人们可以看到冰川沿着山谷逐渐流下。

即使放松时间很长(几天甚至几年)，如果黛布拉数很小(与1相比)，这种行为也可能是流动的。

相反，即使弛豫时间很小(毫秒)，如果黛布拉数很大(与1相比)，这种行为也是稳定的。就像当你观察水球时，它会爆炸。

德博拉数是一个无量纲数，因为它是弛豫时间除以实验时间，所以这个比值没有单位。在流变学和更广泛的科学中，有许多无量纲的数字可以用来确定物质或系统的状态。

测量蛋糕糊的速度

对于液体，还有另一个无量纲数可以用来估计湍流、涡流或水流是否会悄悄地跟随容器的轮廓变化(也称为层流)。

如果流速为v，容器具有垂直于流速的典型尺寸h，那么我们可以将速度梯度定义为v/h。速度梯度的倒数单位也是时间单位。

这段时间与弛豫时间之比是雷诺数，雷诺数用来描述受惯性控制的流体。或维斯伯格数，用来描述受弹性控制的流体(如蛋糕糊)。

如果这些无量纲数大于1，流体可能是湍流；如果它很小，很可能是层流。

询问一只猫是否是一种液体会给法丁一个机会来解释这些无量纲数字在流变学中的意义。我希望每个人听到笑声后都能认真思考。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译孙惠民，转载必须授权