曾令愛因斯坦大為吃驚:中國古代玩具飲水鳥(圖)
7月份開始的大型「中國古典物理玩具展」已經進入了緊張的籌備階段,據北京玩具協會益智玩具委員會主任余俊雄老師介紹,他們正在急於尋找一個已經失傳的叫做「飲水鳥」的玩具,或者希望能有有心人把這種玩具「復活」,以便這個神奇的「飲水鳥」可以在展覽上與孩子們見面。
古老玩具是永動機?
與余老師一見面,他就興奮地跟我描述起了這個傳說中的玩具。據余老師介紹,這種古老的中國玩具外形就像一隻鳥,主體由玻璃製成。它的身體是一根玻璃管,管的上端是一個小球,也就是鳥頭,管的下端是一個大球,也就是鳥的尾部。球內裝有液體,管的下端浸在液面下。整個鳥身是密閉的,架在一個類似鳥腿的座上。它的頭部粘有尖尖的嘴,尾部粘有羽毛。為了讓人不能看清鳥身體裡的秘密,它的身體被塗上了黑色。而它的神奇之處就是,在鳥的面前放上一杯水,鳥就會俯下身去,把嘴浸到水裡,「喝」了一口後,又直立起來。可是直立一會兒它又會俯下身去,等到鳥嘴浸到了水,「喝」了一口,有會直立起來。就這樣,它不停地點頭喝水,就像是一臺永動機。但是永動機在科學理論上是不可能的,那麼這到底是怎麼回事呢?
愛因斯坦也稱奇
這一點連當代最偉大的科學家愛因斯坦都為它吃驚。余老師說,根據前蘇聯著名的科普作家別萊利曼編著的《趣味物理學續編》中提到,曾有人將這個塗了顏色、看不見內部奧秘的「飲水鳥」贈送給愛因斯坦博士,並對他說,科學家不是說永動機是不可能的嗎,現在就讓你瞧瞧這臺永動機。當愛因斯坦看過並明白其原理時,真的十分驚嘆「飲水鳥」的設計巧妙。因此這個玩具就被別人叫做「愛因斯坦也吃驚的玩具」。
充滿奧秘的冒牌永動機
當然這種玩具並不是永動機,它之所以能不停地點頭喝水,是因為它包含著複雜的物理學原理。原來「飲水鳥」內的液體是乙醚一類易揮發的液體,在高溫裡很容易蒸發,而液體的飽和蒸汽所產生的壓力又會隨溫度的改變而劇烈的改變。
a.頭部受冷,氣壓下降,尾部的液體因為吸力沿頸部上升。這樣頭的重量在增加,尾部的重量在減輕,重心位置發生變化,當重心超過腳架支點而移向頭部時,鳥就俯下身到平衡位置。這個位置可以通過鳥嘴的重量來調試。
b.頭部降低,內部發生兩個變化。一是「飲水鳥」的嘴浸到了水,這樣鳥頭被打濕。二是上下的蒸汽區域連通,兩部分氣體混合,沒有了氣壓差,但由於吸收了周圍空氣的熱量,蒸汽的溫度略有上升。這時上升到頭部的液體,在本身的重量作用下流向下端尾部。
c.尾部變重,頭部向上翹,液體全部集中到尾部,同時,頭部的蒸汽因為剛粘到的水又開始冷卻。
原來「飲水鳥」頭部不斷蒸發所吸收的周圍空氣的熱量,就是這奇妙的「飲水鳥」能夠活動的原動力。正是因為它使用的是周圍察覺不到的能源,所以才會被人誤認為是永動機。
失傳原因不明
余老師說,他第一次聽說這個玩具是幾年前在美國。因為工作關係,余老師經常參加美國的一個「中國古典益智遊戲基金會」所舉辦的遊戲年會。在參加這些年會時,余老師發現美國人竟然對這個玩具很有興趣,余老師後來在國內多方查找,但一直沒能找到。
據余老師介紹別萊利曼是在1936年撰寫的《趣味物理學續編》中提到這個玩具,另外日本東北大學教授酒井高南編著的《玩具與科學》中也提到過,也就意味著,這種「飲水鳥」至少是在上世紀30年代就已經存在了。但是它到底是誰發明的,在什麼時候發明的,都沒有文獻記載。
古老玩具代表傳統文化
余老師說,現在有很多人提倡弘揚中國的傳統文化,中國古老的玩具就是一個極好的代表。我國有很多富有科學知識的古老玩具。跟現在的電子遊戲相比,它們一樣有趣,並且不會使孩子們成天悶在房間裡,對身體健康和性格的形成都有好處。讓孩子們在玩這些玩具的同時,能知道一些科學知識。
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