曾被苏联雪藏10年，陈冬做扳手翻转实验，贾尼别科夫效应是什么？-离过婚的她漫画

神舟十四号乘组航天员陈冬在“天宫课堂”展示了“扳手翻转”的实验，大家看得目瞪口呆：旋转的T型扳手在没有人为干涉的情况下，它会自己会周期性掉头翻转。

因为是科普课堂，受众很多是中小学生，陈冬没有过多地解释其中原理，只说了这叫“贾尼别科夫效应”，并且演示了转动扳手不同部位得到的结果是不一样的。

实际上，这个现象的发现人是苏联的弗拉基米尔·贾尼别科夫（Vladimir Dzhanibekov），当时他发现了这个现象，精通物理的他重复了几次实验，细想如果地球也这样旋转，那么会不会出现“末日恐慌”？于是，这个秘密被隐藏了十年。

1982年，苏联第二代空间站“礼炮7号”发生故障，3年后苏联派出两名宇航员前去维修，一名叫贾尼别科夫，另一名叫萨维尼赫，两人于6月6日乘坐“联盟T-13”成功对接。

经过2天的紧张的维修，问题得以解决，但是一个突发的情况让贾尼别科夫心有余悸，后来的重复实验让他更加不寒而栗。

他发现蝶状的螺母在太空微重力环境下居然会自动变化方向旋转，重复几次后都是这样的情况。

这引起了贾尼别科夫恐慌，精通物理的他以为只是螺母在微重力环境下，依靠依惯性旋转，只不过是偏离了中轴线。随着多次实验，他感觉不简单。

于是，贾尼别科夫用橡皮泥又捏了一颗球，在球的一端粘了个金属螺帽来改变重心，再将它旋转起来。结果也像之前一样，每转几圈就翻转180度，并且多次重复。

于是，贾尼别科夫就把这个情况紧急汇报给了苏联宇航局，科学家们也大吃一惊，因为按照我们的认知，一个物体不受外界影响会沿着中心轴线一直旋转，正如地球也是这般旋转。

如果将地球看做巨型的蝶型螺母，那么会不会随着地球自转也会产生这样的周期性旋转？如果真是这样，意味着一切物体都有可能快速颠倒过来，那么人类将会迎来至暗时刻。

科学家们想着还未能研究明白其中原理，为了避免引起恐慌，于是将这样现象的秘密存档起来，不让外界知道。

直到90年代，人们当年事件的参与者才发现这根本不是什么秘密，法国数学家路易斯·庞索在1834年就将它写在了书里，只是在地球上受重力影响，不容易被观察到罢了。所以这一现象被冠以“贾尼别科夫效应”而公开，也称为“贾尼别科夫定理”或“中间轴定理”。此时距离宇航员的发现已经过去十年。

要理解这个“贾尼别科夫效应”就要先了解一个物理学概念：转动惯量。

“转动惯量”其实和动力学中的“惯性”十分相似，它们主要是用来描述旋转运动的，具体定义是这样的：转动惯量衡量旋转运动的物体由旋转状态转变为静止状态，或者由静止状态转变为旋转状态的难易程度的物理量。

理论比较费脑，简单地说，如果一个物体（刚体）沿着xyz轴旋转时，又3个不停转动惯量（质量乘以质点和转轴的垂直距离的平方），那么就认为它具有3个不同的惯量主轴。

研究团队通过网球拍实验，终于明白了原理。T型扳手的作为一个刚体，具3个惯量主轴。

1、围绕网球拍的X轴（手柄所在的直线）最简单，转动惯量最小。

2、围绕着网球拍的Y轴（垂直于XOZ平面）其次，转动惯量第二大。

3、围绕着网球拍的Z轴（垂直于网格的直线）最困难，转动惯量最大。

实验表明：单独围绕X轴，Z轴旋转，转动过程都是正常的，沿着Y轴，这种转动惯量中等，转动具有不稳定性，球拍表面在这个过程会产生翻转。

所以，对应到陈冬手中的T型扳手，你就会发现为什么不同的转动方式，得到的结果是不一样的。

其实，叶光富之前也尝试过这样的实验，只不过当时他拿着是长柄的T型扳手，让其围绕手柄，也就是沿着X轴转动，所以并没有发现周期性回转的现象。

明白了这些，你就会感觉当年苏联的保密实际上没有必要，地球不会发生这样的旋转。主要原因有2个：

第一：转动惯量等于“质量乘以质点和转轴的垂直距离的平方”，带入地球的相关数据，你会发现，地球获得的是最大的惯量。

第二：地球虽然在旋转，但是它不是刚体，内部还有海洋、岩浆等液态，那么三个旋转轴之中就只剩下一个是稳定的：转动惯量最大，最「惰性」的那个旋转轴。这就使得地球只能绕着转动惯量最大的主轴旋转，这也符合物理学定律中的最小能量原理。#第三次太空授课活动圆满成功#

所以，不用担心地球突然的旋转翻转。

（正文完）

如果你还没有搞明白，不妨找个乒乓球做个实验吧。就像下图一样，分别沿着X,Y,Z轴转几遍。

转动太快，我将原理图贴上：

而围绕最小转动惯量和最大惯量则不会出现那样的情况。