從轉雞蛋到哈勃望遠鏡

王治鈞

日常生活中的現象是如何與物理學相結合的？當我們學到某一個物理學定律后，能用它來做些什么？讓我們聽聽英國物理學家海倫·切爾斯基（Helen Czerski）是怎么說的。

如果將現在物理學的內容描繪在一個坐標軸上，可以得到下面這張圖。橫軸代表時間，縱軸代表被觀測物質的大小。

圖中左下角是量子力學，它是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支，它研究的對象微小而難以捉摸。圖中右上角是宇宙，它巨大、遙遠而神秘，包含了太多我們至今都難以解釋的現象。

但在這兩者之間，還包含著火山、云彩、單簧管、氣泡等等我們日常生活中的東西，它們的運行都遵循著物理學定律。在這個區域內，眾多的物理學原理共同作用，造就了這個美妙且復雜的世界。

要如何辨別一個雞蛋是生的還是熟的？可以讓雞蛋旋轉起來，手指用力快速按住雞蛋，再挪開手指。熟雞蛋會停止轉動，而生雞蛋會因為蛋清、蛋黃等液體的慣性，帶動雞蛋繼續旋轉（具體現象會因雞蛋轉速、力的大小和持續時間略有差別）。

這個生活中的實驗證明了物理學中的角動量守恒定律：如果一個質點（質點系）相對某一定點（定軸）所受的力矩之和（外力矩之和）始終為零，那么質點（質點系）相對于該點（定軸）的角動量是守恒的。

太空中的哈勃望遠鏡

這個看上去很晦澀的物理學定律，用上述實驗就很容易理解：讓物體（雞蛋）沿固定軸轉動，它會一直旋轉，直到有外力（手指，也可能是桌面的摩擦力）使它停下來。……