從一個關於雞蛋的故事說起……

傳說，哥倫布發現新大陸以後，有人質疑他：「只要坐船出海，誰都能發現那塊陸地。」於是哥倫布拿出一個雞蛋，問有誰能把雞蛋豎立起來。眾人反覆嘗試都沒有成功。最後，哥倫布把雞蛋拿過來，將一頭在桌上一磕，然後把磕破的雞蛋穩穩地立在了桌上。他以此證明，自己發現新大陸絕非全憑運氣。

故事中的豎雞蛋方法

（圖片來自網路）

這個關於雞蛋的故事帶著一股濃濃的「雞湯」味道，它的初衷是告訴人們，不要默守陳規，要打破條條框框想問題。不過，故事的真實性非常可疑，哥倫布恐怕並不知道自己發現的是一塊新大陸，還以為自己到達的是東方的印度呢。也有人提出，這個故事的主人公應該是義大利建築師菲利普·布魯內萊斯基。

下面敲黑板，今天要說的重點，不是這個傳說故事的真實性，而是上文中提到的那個問題：「如何使一枚雞蛋立起來？」

故事中的方法是把雞蛋磕破，不過，這個做法讓很多人不服，因為，它把完整的雞蛋破壞了。那麼，不打破雞蛋，能不能讓雞蛋立起來呢？

1893年，在芝加哥舉辦的世界博覽會上，展出了這樣一件展品，它有一個圓形的托盤，上面放著一枚金屬製成的「蛋」，令人驚奇的是，這枚蛋在托盤上以站立姿態高速地旋轉著。這件展品的名字就叫做「哥倫布之蛋」，而它的設計者，是在互聯網時代被很多人捧成神的尼古拉·特斯拉。

展品「哥倫布之蛋」

（圖片出自雜誌《Electrical Experimenter》1919年3月）

我們知道，特斯拉是研究交流電的，他的這件展品也跟交流電有關。金屬蛋之所以能在盤子中轉動不停，奧秘就在於托盤下面的金屬線圈。如果你走進中國科技館二層的「電磁之奧」展區，也會找到一件類似的展品，透過它的透明托盤，你會發現三組線圈（特斯拉的展品里是四組線圈，但原理基本一致），這三組線圈裡都通了交流電，交流電的大小和方向是周期變化的，但三組線圈中的交流電變化並不一致，而是此消彼長，此起彼伏，就像在接力。電流變化會產生磁場，所以磁場也是此消彼長，此起彼伏，整體效果就是在托盤底下形成了一個旋轉的磁場。

展品「旋轉的金蛋」

（圖片來源於中國數字科技館）

當這個旋轉的磁場穿過金屬蛋時，金屬蛋會感應出電流，這個電流也會形成磁場，這個磁場什麼樣先不解釋，總之，新產生的磁場「不願意」線圈的磁場相對於金屬蛋「瞎轉」，結果就是，讓金屬蛋追著線圈的旋轉磁場跑，所以金屬蛋快速旋轉起來。而只要旋轉得足夠快，這個金屬蛋就會站立起來。

如果把通電線圈換成旋轉的磁鐵，也能達到一樣的效果（攝自流動科技館展品）

特斯拉設計這件展品，目的是向世人展示他發明的交流電動機。交流電動機和這個展品的原理相似，都是通過交流電產生旋轉磁場，再形成感應電流和新的磁場，最終讓一個物體轉動起來。應該說，「轉起來」才是特斯拉的最主要目的，「立起來」只是一些錦上添花的效果。

其實，不止是金屬蛋，只要是蛋形狀的物體，在桌面上高速旋轉時就能立起來，這其中當然也包括了真雞蛋。那麼，為啥雞蛋形狀的物體高速旋轉就能立起來呢？

這個問題，曾經長期懸而未決。2002年，兩位學者莫法特和下村在權威學術刊物《自然》上發表了一篇論文，對蛋形物體因旋轉而站立的原因進行了分析。當蛋高速旋轉時，它會和桌子產生摩擦，並在朝向重心的方向上形成一個水平摩擦力（見下圖），這個摩擦力使蛋最終站立起來。論文指出，如果桌子是絕對光滑的，蛋和桌子沒有摩擦力，那麼即使高速旋轉蛋也立不起來。

蛋形物體旋轉時，會有一個水平紅線方向的摩擦力，使自己立起來

（圖片出自《自然》官方網站）

感興趣的朋友，可以做兩個實驗：一是到展廳里來，找一些硬幣、小鋼珠之類的金屬物體，代替金屬蛋放在展品托盤上，試試能不能轉起來；二是回家找個雞蛋，親自用手轉一轉，看看能不能讓它快到立起來。最後，還要提醒一句：雞蛋要用熟的，生雞蛋可轉不利索。

中國科學技術館展覽教育中心 李博供稿

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