• 【宇宙迷宮】從沙漏學科學原理 無法預測的沙丘崩塌
  • 2020-01-25    

 

睇壹仔不止要娛樂,也不止要看踢爆,而是要有「得益」,得益包括思想上和知識上,我們才不會白活一場,這個《宇宙迷宮》節目,由科普達人李偉才先生,帶大家進入宇宙,了解自己所處的時空。了解宇宙的大,安份自己的小。(編按)

大家千萬不要小看,沙漏計時器(hourglass)這樣一個小小的裝置,原來背後包含著一些深刻的科學原理。

從沙漏器剛被倒轉開始。沙粒不斷向下跌,在底部形成一個小沙丘。這個沙丘不斷擴大和增高,令沙丘四周傾斜度不斷提升,而到了某個限度,只要極少量沙粒再跌下來,沙丘便會突然崩塌。

崩塌後的沙丘其實仍是一個沙丘,不過高度較之前減少,底部面積則擴大。由於沙粒還在不斷下跌,沙丘會再次擴大和增高。但不用我說大家也猜到,這種增加最後也會導致另一次崩塌,而沙丘的高度再次下降。

沙丘的崩塌是否能在事前準確無誤地被預測?科學研究告訴我們,無論我們怎樣嚴格控制所有的條件,沙丘崩塌無論在「出現的時間」和「規模的大小」上,都是無法準確被預測。

換言之,沙丘斜坡的斜度有時會很高才出現崩塌,但有時並不很高也會出現崩塌。同樣地,每次崩塌的規模可大可小,其間並無明確的規律可跟從。

這是一個十分有趣的現象。沙丘早晚會崩塌這個結論是必然的,這是事物發展中的「必然性」;然而,崩塌出現的時間和規模卻無法準確預計,這是事物發展中的「偶然性」。而沙漏這個簡單的玩意,原來已包含了事物發展的「必然中有偶然、偶然中有必然」這個深刻的道理。

崩塌其實並非全無規律。簡單來說崩塌的大小會跟出現的次數成反比,亦即大崩塌的數目比小崩塌數目少。這種關係在自然界十分普遍,地震的出現和股票市場的波動就是很好的例子。

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