旋转的金蛋

李博

一切，要从一个跟鸡蛋有关的故事说起。传说，哥伦布发现新大陆以后，有人质疑他：“只要坐船出海，谁都能发现那块陆地。”于是，哥伦布拿出一个鸡蛋，问有谁能把鸡蛋竖立起来。众人反复尝试都没有成功。最后，哥伦布把鸡蛋拿过来，将鸡蛋的一头在桌上一磕，然后把磕破的鸡蛋稳稳地立在了桌上。他以此证明，自己发现新大陆绝非全凭运气。

这个关于鸡蛋的故事带着一股浓浓的“鸡汤”味道，它的初衷是告诉人们：不要墨守陈规，要打破条条框框想问题。不过，故事的真实性非常可疑，哥伦布恐怕并不知道自己发现的是一块新大陆，还以为自己到达的是东方的印度呢！也有人提出，这个故事的主人公应该是意大利建筑师菲利普·布鲁内莱斯基。

下面敲黑板，今天要说的重点，不是这个传说故事的真实性，而是上文中提到的那个问题：如何使一枚鸡蛋立起来。

故事中的方法是把鸡蛋磕破，不过，这个做法让很多人不服，因为它把完整的鸡蛋破坏了。那么，不打破鸡蛋，能不能让鸡蛋立起来呢？

1893年，在芝加哥舉办的世界博览会上，展出了这样一件展品，它有一个圆形的托盘，上面放着一枚金属制成的“蛋”，令人惊奇的是，这枚蛋在托盘上以站立姿态高速地旋转着。这件展品的名字就叫做“哥伦布之蛋”，而它的设计者，是著名的发明家尼古拉·特斯拉。

我们知道，特斯拉是搞交流电的，他的这件展品也跟交流电有关，金属蛋之所以能在盘子中转动不停，个中玄机就在于托盘下面的金属线圈，如果你走进中国科技馆二层的电磁之奥展区，也会找到一件类似的展品，透过它的透明托盘，你会发现三组线圈（特斯拉的展品里是四组线圈，但原理基本一致），这三组线圈里都通了交流电，交流电的大小和方向是周期变化的，而且，三组线圈中的交流电此消彼长，此起彼伏，就像在接力。电流变化会产生磁场，所以磁场也是在各个角度此消彼长，此起彼伏，整体效果就是在托盘底下形成了一个旋转的磁场。

当这个旋转的磁场穿过金属蛋时，金属蛋内部会感应出电流，感应电流也会形成磁场，这个磁场什么样你不用管，总之一句话：新产生的磁场不愿意线圈的磁场相对于金属蛋转圈。怎么办呢？它就让金属蛋追着线圈的旋转磁场跑，所以金属蛋快速旋转起来。而只要旋转得足够快，这个金属蛋就会站立起来。

特斯拉设计这件展品，目的是向世人展示他发明的交流电动机。交流电动机和这个展品的原理相似，都是通过交流电产生旋转磁场，再形成感应电流和新的磁场，最终让一个物体转动起来。应该说，“转起来”才是特斯拉的最主要目的，“立起来”只是一些锦上添花的效果。

其实，不止是金属蛋，只要是蛋形状的物体，在桌面上高速旋转时就能立起来，这其中当然也包括了真鸡蛋。那么，为啥鸡蛋形状的物体高速旋转就能立起来呢？

这个问题曾经长期悬而未决，2002年，两位学者莫法特和下村在权威学术刊物《自然》上发表了一篇论文，对蛋形物体因旋转而站立的原因进行了分析。当蛋高速旋转时，它会和桌子产生摩擦，并在朝向重心的方向上形成一个水平摩擦力，这个摩擦力使蛋最终站立起来。论文指出，如果桌子是绝对光滑的，蛋和桌子没有摩擦力，那么即使高速旋转也站不起来。

有兴趣的朋友，可以做两个实验，一是到展厅里来，用一些硬币、小钢珠之类的金属物体，代替金属蛋放在展品托盘上，试试能不能转起来；二是回家找个鸡蛋，亲自用手转一转，看看能不能让它立起来。最后，还要提醒一句：鸡蛋要用熟的，生鸡蛋可转不利索。