失重，是指物體在引力場(chǎng)中自由運(yùn)動(dòng)時(shí)有質(zhì)量而不表現(xiàn)重量的一種狀態(tài)，又稱零重力。失重有時(shí)泛指零重力和微重力環(huán)境。失重是空間飛行環(huán)境的重要環(huán)境因素之一。判斷物體是否失重一個(gè)最重要的標(biāo)志是，物體內(nèi)部各部分、各質(zhì)點(diǎn)之間沒有相互作用力，即沒有拉、壓、剪切等任何應(yīng)力。失重對(duì)人體有不好的影響。

由于在地球上的人類經(jīng)過演化，已經(jīng)適應(yīng)了重力條件下的生活，所以失重條件下會(huì)產(chǎn)生骨質(zhì)疏松等病癥。食物要做成牙膏狀，吸入口中，以免食物殘?jiān)教幤?，殘?jiān)氡侵谢蚵湓趦x器上都會(huì)產(chǎn)生不良影響。

主要現(xiàn)象

定義：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為失重（weightlessness）現(xiàn)象。

但是航空器在軌道上的失重不是重力消失或大幅度減小的結(jié)果（事實(shí)上，在100KM高度上，地球重力僅僅比地球表面減少大約3%）。失重現(xiàn)象主要發(fā)生在軌道上或太空內(nèi)或在其他一些不正常情況下的（遠(yuǎn)離星球或大重量物體）處于引力平衡點(diǎn)的零重力的環(huán)境下，這種現(xiàn)象應(yīng)被稱為完全失重。物體對(duì)支持物的壓力小于物體所受重力的現(xiàn)象叫失重（假如說地球重力消失了，那么人只要輕輕一跳將會(huì)向著一個(gè)方向永遠(yuǎn)飛行下去）。

影片《臥虎藏龍》中大俠們“騰云駕霧，飛檐走壁”的絕技在太空飛行中可是易如反掌，你只要輕輕一點(diǎn)腳，人就會(huì)騰空而起，在空中自由的飛來飛去，本領(lǐng)之大，超過人們的想象。以上這種現(xiàn)象常被人誤以為是失重現(xiàn)象，這種現(xiàn)象應(yīng)被稱為似微重力現(xiàn)象。

繞行軌道時(shí)的向心加速度由重力加速度提供，因此圓周運(yùn)動(dòng)的太空船所受合力提供了太空船做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。而每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)加速度，都將指向地球中心。在外太空，太空人和太空船里每一件物件受到地心引力，都以同樣的速度繞地球運(yùn)動(dòng)，所以在太空中會(huì)呈現(xiàn)失重狀態(tài)，所有的物質(zhì)都無法測(cè)出重量的。

失重特征

判斷物體是否完全失重一個(gè)最重要的標(biāo)志是，物體內(nèi)部各部分、各質(zhì)點(diǎn)之間沒有相互作用力，即沒有拉、壓、剪切等任何應(yīng)力。

人體失重

平衡是我們最常見的物體的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但是，力的平衡與失重完全是兩回事。例如，人站在地上，坐在椅子上，躺在床上，乘坐飛機(jī)等速飛行等，都是處于力的平衡狀態(tài)，但并不失重。因?yàn)樵谶@些情況下，人體內(nèi)部各部分之間都存在相互的作用力。真正的失重模擬，應(yīng)使人體各部分特別是體內(nèi)器官、內(nèi)臟之間互相作用力消失。

在這種情況下，人的前庭器官中的耳石由于失重，不再與周圍的神經(jīng)細(xì)胞接觸而向中樞神經(jīng)傳輸信號(hào)，從而喪失定向功能。前庭器官與人體主管呼吸、消化、循環(huán)、排泄、發(fā)汗等功能的植物神經(jīng)系統(tǒng)有密切關(guān)系。所以，一旦前庭器官不起作用，身體內(nèi)臟之間正常的相互作用消失，就會(huì)引起航天飛行員產(chǎn)生頭暈惡心、嘔吐等癥狀。

在過去三十多年太空飛行中，蘇俄和美國的科學(xué)家收集了一些初步的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)顯示，失重對(duì)內(nèi)分泌、紅白血球的產(chǎn)量、內(nèi)耳平衡器官及骨質(zhì)的疏松，都有一定程度的影響，但最明顯的生理失重狀況，莫過于太空失水及其引起的一些癥狀，如太空貧血、內(nèi)分泌降低、雙腿肌肉萎縮等。失重還會(huì)引起骨骼失鈣的后果，與上了年紀(jì)的骨質(zhì)疏松癥 - osteoporosis極為相似。

在微重力物理、化學(xué)科學(xué)方面也有了長足的進(jìn)展。大量收集了在失重下燃燒、材料、流體方面的數(shù)據(jù)。在蛋白質(zhì)晶體生長方面更有突破性的進(jìn)展。每次太空飛行都帶著上百個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，這對(duì)人類的醫(yī)學(xué)方面貢獻(xiàn)是極為巨大的。

完全失重與微重力

完全失重是一種理想的情況，在實(shí)際的航天飛行中，航天器除受引力作用外，不時(shí)還會(huì)受到一些非引力的外力作用。例如，在地球附近有殘余大氣的阻力，太陽光的壓力，進(jìn)入有大氣的行星時(shí)也有大氣對(duì)它的作用力。根據(jù)牛頓第二定律，力對(duì)物體作用的結(jié)果，是使物體獲得加速度。航天器在引力場(chǎng)中飛行時(shí)，受到的非引力的力一般都很小，產(chǎn)生的加速度也很小。這種非引力加速度通常只有地面重力加速度的萬分之一或更小。

為了與正常的重力對(duì)比，就把這種微加速度現(xiàn)象叫做“微重力”。其實(shí)，航天器即使只受到引力作用，它的內(nèi)部實(shí)際上也存在微重力，這是因?yàn)楹教炱鞑皇且粋€(gè)質(zhì)點(diǎn)，而是具有一定尺寸的物體。人們常用10^-6－10^-4g來表示航天器中微重力的水平。微重力越小，失重越完全?？傊?，完全失重狀態(tài)只是理想狀態(tài)，微重力才是實(shí)際情況。

完全失重的定量分析：

當(dāng)a=g時(shí)，支持力為N，由牛頓第二定律知：

mg－N=ma=mg

所以N=0

由牛頓第三定律可知，物體對(duì)支持物的壓力為0

失重公式

由牛頓第二定律得：N+ma=mg

所以N=m（g-a）

由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力

完全失重的定量分析：

當(dāng)a=g時(shí)，支持力為N，由牛頓第二定律知：

mg－N=ma=mg 所以N=0

由牛頓第三定律可知，物體對(duì)支持物的壓力為0

得出結(jié)論：向下加速向上減速：加速度方向向下，產(chǎn)生失重現(xiàn)象

故只要加速度方向向下就是失重，與速度方向無關(guān)。

太空失重

在環(huán)繞地球飛行的飛船上，失重的原因是g=向心加速度，當(dāng)速度達(dá)到第一宇宙速度能夠環(huán)繞地球飛行時(shí)，發(fā)生這種失重，如果我們把地球比作環(huán)繞太陽飛行的飛船，我們也是處于相對(duì)太陽的“失重”狀態(tài)，因?yàn)榈厍蛉f物沒有受到太陽“重力”的影響。

主要應(yīng)用

連續(xù)式

1．傳統(tǒng)使用的連續(xù)式計(jì)量方法

在如建材、糧油、礦山等散狀物料計(jì)量或在線控制配料時(shí)，有很多種方法。比較典型的有：皮帶秤類、沖板流量計(jì)類、核子秤類、圓盤給料秤類。這些計(jì)量形式各有特點(diǎn)，但是局限性很大，受設(shè)備機(jī)械變化影響大，精度不高，安裝調(diào)校煩瑣，維護(hù)量大。

皮帶秤工藝介紹，流程：皮帶秤將單位面積（稱重段）上受到的負(fù)荷信號(hào)與變化速度（皮帶轉(zhuǎn)速）信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算得出流量值，以此作為可控制的對(duì)象。

注：通過控制拖拉式皮帶轉(zhuǎn)速，改變拖出的物料量，物料經(jīng)給料溜槽的出料口整形后，其厚度穩(wěn)定均勻，無論皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速大小，皮帶上的負(fù)荷都是恒定的。與其它給料方式相比，該方式計(jì)量與控制精度效果較好。

連續(xù)式計(jì)量方法在連續(xù)攪拌設(shè)備上使用現(xiàn)狀

連續(xù)式攪拌設(shè)備包括：穩(wěn)定土廠拌設(shè)備，水泥連續(xù)式攪拌設(shè)備，瀝青連續(xù)式攪拌設(shè)備。就計(jì)量精度而言，這些設(shè)備不能與間歇式相提并論。因此，連續(xù)式攪拌方法受不到廣大用戶的青睞，也是原因之一?？茖W(xué)分析可以說明，這兩種計(jì)量方法決定的攪拌工藝都有其適用的場(chǎng)合，不能由于暫時(shí)的技術(shù)限制而影響連續(xù)式攪拌的應(yīng)用。

我國連續(xù)式攪拌設(shè)備均采用容積法或皮帶秤/螺旋秤兩類來計(jì)量，七十年代從歐洲引進(jìn)開發(fā)連續(xù)攪拌工藝至今，一直如此，始終未有突破。事實(shí)上，這兩種計(jì)量方法在歐洲使用能夠作到高精度，例如德國申克（Schenck）的皮帶配料秤，動(dòng)態(tài)配料精度達(dá)到2%。而在中國卻不行，原因在于受到我國機(jī)械制造及材料等基礎(chǔ)工業(yè)的制約。目前我國用于公路行業(yè)的皮帶秤計(jì)量精度一般只能達(dá)到5%左右，與容積計(jì)量相差無幾，長期穩(wěn)定性較差。

差分減量秤

連續(xù)稱重的革命——差分減量（失重）秤

失重秤（英文Loss-in-weight）是九十年代開始應(yīng)用于工業(yè)過程稱重連續(xù)計(jì)量的。失重秤逐漸替代皮帶秤、螺旋秤，甚至累加秤，作為一種全新的計(jì)量方法，逐漸應(yīng)用到越來越多物料處理。

1．基本原理：

將秤量斗及給料機(jī)構(gòu)作為整個(gè)秤體，通過儀表或上位機(jī)不停對(duì)秤體進(jìn)行重量信號(hào)的采樣，計(jì)算出重量在單位時(shí)間的變化比率作為瞬時(shí)流量，再通過各種軟硬件的濾波技術(shù)處理，得出可以作為控制對(duì)象的“實(shí)際流量”。

這個(gè)流量的獲取非常重要，是失重秤能否準(zhǔn)確計(jì)量的基礎(chǔ)。圖中介紹的是一種經(jīng)典的方法：然后FC通過PID反饋算法，進(jìn)行逼近目標(biāo)流量的控制運(yùn)算，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)去控制變頻器等給料機(jī)控制器。

2．差分減量秤（失重秤）在實(shí)際中的應(yīng)用：

從原理上可以看出它不受秤體與給料機(jī)構(gòu)的機(jī)械變化影響，它只是計(jì)算重量差值（差重），與傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)計(jì)量手段相比，其優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。

對(duì)于控制對(duì)象為流量（t/h ,kg/min ），而且物料可輸送性好，計(jì)量精度要求高時(shí)，采用失重法計(jì)量可以作為一種最佳方案。

3．失重秤設(shè)計(jì)必須注意的事項(xiàng)，影響精度的因素：

失重秤兼有靜態(tài)秤、動(dòng)態(tài)秤特點(diǎn)，因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要求：

正確的輸送率范圍，一般實(shí)際工作范圍為額定輸送量的60%~70%最佳。若采用交流調(diào)速，對(duì)應(yīng)變頻率為35-40Hz最佳。這樣保證調(diào)節(jié)范圍寬。還由于在輸送率過低時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。傳感器量程選用適當(dāng)，按公式

也就是說，傳感器也用到其量程的60%~70%，信號(hào)變化范圍寬，對(duì)提高精度極為有利。

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要確保物料流動(dòng)性好，同時(shí)保證補(bǔ)料時(shí)間短，補(bǔ)料不應(yīng)過于頻繁，一般要求5-10分鐘補(bǔ)一次料。

配套傳動(dòng)系統(tǒng)要保證運(yùn)行平穩(wěn)，線性好。

4．應(yīng)用前景：

隨著電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，失重秤通過采用新的技術(shù)，在計(jì)量精度上由0.3%~0.5%。而提高到0.1%~0.2%，甚至到超過靜態(tài)秤，這一新技術(shù)的核心即數(shù)字式稱重傳感器的應(yīng)用。

數(shù)字式

稱量傳感器的應(yīng)用

為了適應(yīng)動(dòng)態(tài)測(cè)量的需要，在稱重系統(tǒng)中作為系統(tǒng)輸入端的傳感器至關(guān)重要。特別在需要智能化的場(chǎng)合,傳感器的直接或間接數(shù)安化已必不可少，此時(shí)測(cè)量不確定度和測(cè)量速度往往是一對(duì)矛盾,兩者很難兼得，而需根據(jù)實(shí)際情況作折衷選擇。在稱重領(lǐng)域,我國大量生產(chǎn)和應(yīng)用的都是傳統(tǒng)的模擬式傳感器，模擬信號(hào)的輸小。

以生產(chǎn)量最大、采用電阻應(yīng)變?cè)淼姆Q重傳感器為例，一般最大輸出為30-40mV。故其信號(hào)易受射頻干擾，電纜傳輸距離也短，通常在10m以內(nèi)。在使用多個(gè)傳感器并聯(lián)的容器稱重系統(tǒng)（料斗秤式配料秤）、平臺(tái)稱重系統(tǒng)或秤橋（汽車衡或軌道衡）中，利用數(shù)字系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“自校準(zhǔn)”。

這是因?yàn)槎嗤ǖ赖臄?shù)字傳感器系統(tǒng)，不存在阻抗匹配問題。用戶輸入各傳感器的地址、秤量和靈敏度，即可自動(dòng)進(jìn)行秤的“四角”或“邊角”平衡，不必一次次地反復(fù)調(diào)整信。而在模擬系統(tǒng)中多個(gè)傳感器關(guān)聯(lián)接線后，每個(gè)傳感器的特性就不再是可辨別的了，校準(zhǔn)時(shí)需在每一個(gè)傳感器上施加砝碼并利用接線盒中的分壓器進(jìn)行調(diào)整。

由于調(diào)整時(shí)存在著交互作用，因而反復(fù)多次。在數(shù)字系統(tǒng)中，則允許分別復(fù)核作為單體的每一個(gè)傳感器。因此，校準(zhǔn)裝有數(shù)字傳感器系統(tǒng)的所有花費(fèi)的時(shí)間，僅為模擬系統(tǒng)的1/4。

利用數(shù)字系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“自診斷”，即診斷程序連續(xù)地檢查各傳感器信號(hào)是否中斷、輸出是否明顯超出范圍等。若有問題，在儀表或控制器面板上會(huì)自動(dòng)顯示或報(bào)警，用戶利用面板上的鍵即可尋找各個(gè)傳感器，獨(dú)立地確定問題原因并進(jìn)行故障排除。這種直覺診斷和故障排除能力，對(duì)用戶顯然是一種重要優(yōu)點(diǎn)，而在模擬傳感器系統(tǒng)中則是很難忘以低成本實(shí)現(xiàn)的。

在稱重領(lǐng)域中，典型模擬傳感器系統(tǒng)的模數(shù)變換器的分辨力為16比特，即有50000個(gè)可用計(jì)數(shù)；而數(shù)字系統(tǒng)中每一個(gè)傳感器的分辨率為20比特，即有1000000個(gè)可用計(jì)數(shù)。所以，一個(gè)裝有4個(gè)數(shù)字傳感器的系統(tǒng)即可提供4000000個(gè)計(jì)數(shù)的分辨率。這種高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于秤架自重大而被稱物重量小的場(chǎng)合。例如：在配料稱重系統(tǒng)中，有時(shí)配方中某種物料僅占很小比例，但準(zhǔn)確度要求卻仍然很高。這在傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)中同樣是很難實(shí)現(xiàn)的。

1．國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀（在水泥廠、冶金、塑料、化纖等行業(yè)取得）

許多行業(yè)有豐富應(yīng)用失重秤的經(jīng)驗(yàn)。如：水泥廠配料。在工程塑料、化纖、光纖等等眾多行業(yè)已廣泛普及。有些行業(yè)由于采用了連續(xù)失重計(jì)量，可以保證落料按比例混合，而弱化攪拌需要，簡化了工藝。國外發(fā)達(dá)國家這一產(chǎn)品很成熟，如德國申克公司，布達(dá)本拉（brabender），瑞士開創(chuàng)（ktron）公司，技術(shù)處于國際最領(lǐng)先地位。

其中開創(chuàng)公司由于采取了數(shù)字傳感器技術(shù)動(dòng)態(tài)精度可達(dá)0.25%。以工業(yè)過程稱重而言，已經(jīng)達(dá)到靜態(tài)秤精度。在連續(xù)式攪拌機(jī)械上的應(yīng)用及前景影響：由于國內(nèi)連續(xù)式攪拌設(shè)備計(jì)量停留在傳統(tǒng)的方法上，因此，推廣失重秤應(yīng)用前景將十分廣闊，對(duì)穩(wěn)定土廠拌、水泥連續(xù)攪拌、瀝青連續(xù)攪拌工藝起到革命性的改變，對(duì)流量的精準(zhǔn)控制將會(huì)制造出非常合格理想的混合料。

由于連續(xù)式拌和工藝結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)費(fèi)用低，因此一旦在產(chǎn)品級(jí)配上把好關(guān)，將徹底改變連續(xù)式拌和的市場(chǎng)占有低的現(xiàn)狀。特別是公路、水電行業(yè)所需的高產(chǎn)設(shè)備，具有重大意義。

賽摩失重秤過靜態(tài)秤稱量完整的給料系統(tǒng)（料倉、給料機(jī)和散狀物料）及通過變速電機(jī)或電振機(jī)控制散關(guān)物料的卸料流量。物料（通過螺旋、振動(dòng)管或槽）從系統(tǒng)卸下，將按每個(gè)單位時(shí)間 - dv/dt測(cè)量的"失重"與所需給料量 - 預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，實(shí)際 - 測(cè)量的流量與期望的 - 預(yù)設(shè)流量之間的差異會(huì)通過給料控制器 - MT2104發(fā)生糾正信號(hào)，該控制器能自動(dòng)調(diào)節(jié)給料速度，從而在沒有過程滯后的情況下保持精確的給料量。

當(dāng)料倉中測(cè)量的重量達(dá)到料倉低料位（重新加料）時(shí)，控制器將給料系統(tǒng)按容積給料進(jìn)行控制，然后料倉快速重新裝料（手動(dòng)或自動(dòng)），失重控制器重新動(dòng)作。在批稱量失重系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)與連續(xù)失重系統(tǒng)相似，然而，給料 - 批量循環(huán)最終重量的精度要比實(shí)際的給料量控制更高。6104控制器通過向變速驅(qū)動(dòng)器提供高給料信號(hào)以完成快速給料，然后轉(zhuǎn)換到低給料控制信號(hào)用于在批量結(jié)束時(shí)精確控制。

宇宙開發(fā)

人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)進(jìn)入軌道后，其中的人和物將處于失重狀態(tài)．人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后，可以認(rèn)為是繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向是時(shí)刻改變的，因而具有加速度，它的大小等于衛(wèi)星所在高度處重力加速度的大小，這跟在以重力加速度下降的升降機(jī)中發(fā)生的情況類似，航天器中的人和物都處于完全失重狀態(tài)。

你能夠想象出完全失重的條件下會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象嗎?你設(shè)想地球上一旦重力消失，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，在宇宙飛船中就會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象．物體將飄在空中，液滴呈絕對(duì)球形，氣泡在液體中將不上浮．宇航員站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服，走路務(wù)必小心，稍有不慎，將會(huì)“上不著天，下不著地”．食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中進(jìn)入宇航員的眼睛、鼻孔。你還可以繼續(xù)發(fā)揮你的想象力，舉出更多的現(xiàn)象來。

你還可以再想一想，人類能夠利用失重的條件做些什么嗎?下面舉幾個(gè)事例，將會(huì)幫助你思考．這里所舉的事例，雖然還沒有完全實(shí)現(xiàn)，但科學(xué)家們正在努力探索，也許不久的將來就會(huì)實(shí)現(xiàn)．

在失重條件下，融化了的金屬的液滴，形狀呈絕對(duì)球形，冷卻后可以成為理想的滾珠．而在地面上,用現(xiàn)代技術(shù)制成的滾珠，并不絕對(duì)呈球形，這是造成軸承磨損的重要原因之一。

玻璃纖維 - 一種很細(xì)的玻璃絲，直徑為幾十微米是現(xiàn)代光纖通信的主要部件．在地面上，不可能制造很長的玻璃纖維，因?yàn)闆]等到液態(tài)的玻璃絲凝固，由于它受到重力，將被拉成小段．而在太空的軌道上，將可以制造出幾百米長的玻璃纖維。

在太空的軌道上，可以制成一種新的泡沫材料棗泡沫金屬．在失重條件下，在液態(tài)的金屬中通以氣體，氣泡將不“上浮”，也不“下沉”，均勻地分布在液態(tài)金屬中，凝固后就成為泡沫金屬，這樣可以制成輕得像軟木塞似的泡沫鋼，用它做機(jī)翼，又輕又結(jié)實(shí)。

同樣的道理，在失重條件下，混合物可以均勻地混合，由此可以制成地面上不能得到的特種合金。

電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、核工業(yè)等部門，對(duì)高純度材料的需要不斷增加，其純度要求為“6個(gè)9”至“8個(gè)9”，即99．9999%～99．999999%．在地面上，冶煉金屬需在容器內(nèi)進(jìn)行，總會(huì)有一些容器的微量元素?fù)饺氲奖灰睙挼慕饘僦校谔罩械摹皯腋∫睙挕?，是在失重條件下進(jìn)行的，不需要用容器，消除了容器對(duì)材料的污染，可獲得純度極高的產(chǎn)品。

在電子技術(shù)中所用的晶體，在地面上生產(chǎn)時(shí)，由于受重力影響，晶體的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重條件下，晶體的生產(chǎn)是均勻的，生產(chǎn)出來的晶體也要大得多．在不久的將來，如能在太空建立起工廠，生產(chǎn)出砷化鎵的純晶體，它要比現(xiàn)有的硅晶體優(yōu)越得多，將會(huì)引起電子技術(shù)的重大突破。

漂浮

沒有翅膀的魚和螞蟻竟然可以優(yōu)哉游哉地飄浮在空中，這可不是魔術(shù)表演的現(xiàn)場(chǎng)，也不是在模擬太空失重環(huán)境，而是發(fā)生在西北工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)一幕。主持這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的解文軍是西北工業(yè)大學(xué)的材料物理學(xué)家，當(dāng)然科學(xué)家們并非故意在和這些小動(dòng)物開玩笑，而是在進(jìn)行一項(xiàng)聲懸浮研究。普通物體和動(dòng)物由于自身的重力作用，如果不借助外力不可能克服地心引力，自由飄浮在空中。

當(dāng)然也有例外，宇航員在太空中也體驗(yàn)過失重的感覺，可以懸浮在空中。這是因?yàn)橛詈絾T搭乘的航天器，運(yùn)動(dòng)軌跡處在兩個(gè)天體的引力平衡點(diǎn)上，比如地球和月球的引力互相抵消，這時(shí)航天器就處在失重環(huán)境中，重力為零，自然就能飄起來了。這些飄浮在空中的魚和螞蟻難道也是因?yàn)榭茖W(xué)家通過特殊手段為它們營造出了一個(gè)失重環(huán)境嗎？“魚和螞蟻的飄浮不是一種失重現(xiàn)象?！笔е氐牟聹y(cè)馬上遭到了解文軍的否定，看來答案并非如此簡單。如果魚和螞蟻依然沒有逃脫自身重力的作用，從力的平衡角度考慮，必定有一個(gè)來自外部的力量幫助它們克服了重力，最終實(shí)現(xiàn)飄浮。

這個(gè)我們看不到的力量到底來自哪里呢解文軍告訴我們，實(shí)際上他們只是巧妙利用了聲波。在實(shí)驗(yàn)中，上面的聲發(fā)射端發(fā)出聲波，聲波抵達(dá)下端的聲反射端后被反射回來，反射回來的聲波與繼續(xù)向反射端傳播的聲波重疊，如此就形成了駐波，駐波不會(huì)像聲波一樣向前運(yùn)動(dòng)，只是在原地上下振動(dòng)，振幅最大處叫波腹，振幅最小處即看上去靜止不動(dòng)處叫波節(jié)。只要把魚和螞蟻等小動(dòng)物放到波節(jié)處，它們也就靜止不動(dòng)了。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要先調(diào)節(jié)好反射端到發(fā)射端之間的距離，波節(jié)位置就是固定的，這時(shí)只要用鑷子將螞蟻、瓢蟲和小魚等小動(dòng)物放在這個(gè)位置就可以了。飄浮在空中的時(shí)候，這些動(dòng)物都顯得比較緊張，螞蟻手舞足蹈地企圖四處游走，瓢蟲也使勁拍打著翅膀，似乎想飛走。但是它們的身體并沒有受到傷害，不過小魚的活力顯然受到了一些影響，因?yàn)殡x開了有水的環(huán)境，所以當(dāng)小魚飄浮在空中的時(shí)候，解文軍還在一旁不停地給小魚進(jìn)行“淋浴”。

事實(shí)上，早在2002年，解文軍和同事就曾經(jīng)利用聲波懸浮起了固體銥和液體汞。從2003年起，他們開始關(guān)注有生命物體的聲懸浮。那么，如果聲波達(dá)到一定強(qiáng)度，是否有可能將人也懸浮起來呢？解文軍說，實(shí)驗(yàn)證明，聲懸浮原則上可以懸浮起一定體積的任何固體和液體，他們實(shí)驗(yàn)中懸浮的動(dòng)物有地上爬的、水中游的以及天上飛的，但是小動(dòng)物的尺寸都不超過1厘米。這是因?yàn)椋晳腋〉脑頉Q定了懸浮物體的尺寸必須小于半波長。

對(duì)超聲波段，可以懸浮的物體尺寸不超過1厘米。還沒有看到能夠懸浮像人這么大尺寸的物體的聲懸浮器將活著的動(dòng)物懸浮起來的實(shí)驗(yàn)國外也有科學(xué)家進(jìn)行過嘗試。1997年，荷蘭奈梅亨大學(xué)的物理學(xué)家安德烈。杰姆和英國布里斯托爾大學(xué)的麥克爾·貝利爵士，曾經(jīng)使用磁石使青蛙飄浮起來。他們利用一塊超導(dǎo)磁石將一只活著的青蛙飄浮在半空中。

青蛙本身是一個(gè)非磁體，但是通過電磁石的磁場(chǎng)而變得有磁性。除此之外，超導(dǎo)體也會(huì)因?yàn)樗鼈儗?duì)磁場(chǎng)的排斥力而自動(dòng)浮起。這一原理已在日本得到驗(yàn)證，1996年日本在磁場(chǎng)懸浮實(shí)驗(yàn)中，利用一個(gè)金屬盤子將體重為142公斤的相撲運(yùn)動(dòng)員懸起。相同的原理也被用于研制磁懸浮列車，盡管使用的磁懸浮列車多用電磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)，但它們的原理是一致的。