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必须承认,转行并不容易。
锰结核的成因属于海洋地质学的研究范畴,后来发现还必须联系电化学和流体力学的知识,那都是数学背景相当复杂的领域。
但那个神秘等比数列的**足以让一切困难都变得可以克服。
经过三年的研究,在冯坎博士、乔羽高工等人的帮助下,一个新的锰结核形成理论渐渐成形。
理论的出发点,来自那个等比数列中的比例因子“六”
。
这是一个很有趣的过程,现在回忆起来,仍趣味盎然。
我们就好像破解凶杀案的侦探,死者留下了一个神秘数字,而我们要从它推断出凶手的身份。
为何恰好是六倍?刚开始思考时,没有任何理论能解释,我们只能天马行空地想象,寻找一切若隐若现的联系,同时还要避免陷入玄学的陷阱—雪花的六角,米粒组织(1)的六边形,巨人之路的六棱柱(2),但肯定不是大卫的六芒星。
这不是胡思乱想,我们知道,自然界的一切都遵循着能量最低原理,如果我们承认锰结核的这种比例关系是自然形成的话,那“六”
这个比例一定来自于某种能量最低的几何形状。
于是,我们想到了“瑞利-本纳德对流”
。
这并不是什么玄奥的事物,我们每天都有机会见到它。
请各位看这张图,这是我今天早上在宾馆厨房做的实验—找个平底锅,加半锅水,打一到两颗鸡蛋,让水具有一定的黏度,接着均匀、平缓地加热锅底,注意一定要非常均匀,然后等待,你会发现在某个时刻,水面突然涌现出规则的六边形涡泡,原来混乱翻腾的水流被约束在了六边形涡泡内,以对称的方式上浮和下沉。
在大洋深处,类似的过程也在进行着,只不过规模要大得多。
在洋中脊裂谷底部,来自地幔的炽热熔岩涌出地壳,与冰冷的海水接触,形成热对流,就像实验中被炉灶加热的锅中水一样。
让我们继续实验。
请看这段视频,在平底锅中,水涡呈六边形对称翻滚,大概有二三十个涡泡,每个涡泡尺寸大概是一厘米。
现在,我把炉灶火焰开到最大,同时向锅中的水面均匀地喷洒液氮,以加大水底和水面的温差。
可以看到,当温差增大到下一个临界值时,涡泡会突然分裂,每一个大涡泡分裂成三十六个新的小涡泡,小涡泡会的直径恰好为原来的六分之一!
那是两年前的一个清晨,在煮鸡蛋时,我偶然观察到了涡泡的六倍比分裂,从而解开了困扰数年的谜团。
多亏了我家乡的凛冽寒冬,让温差达到了涡泡分裂的临界点。
当然,如果温差继续增大,涡泡还将继续分裂下去,形成一系列更小的涡泡,六、三十六、两百一十六,那是以六为倍数的无穷无尽的分裂……
是的,这就是“直径量子”
的成因—在火山与海洋接触的表面、冰与火的交织中,熔岩形成了具有六倍比关系的对流涡泡。
接下来就是复杂的化学过程了。
我们猜想,在界面上,熔融的酸性玄武岩萃取了海水中的二价锰离子。
熔岩中的锰含量不断提高,当达到饱和后,将在旋涡的核心析出、凝聚、结晶,形成锰结核。
去年五月,我们用格子玻尔兹曼方法对这个模型进行了仿真,并且在海洋地质中心进行了缩比实验,首次获得了人工锰结核。
结果是令人惊喜的。
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