物理|十大物理效应 |「问人人知识网」

在物理学中，存在着许多令人惊奇的效应，有的就发生在日常生活中，有的则发生在遥远的深空，有的在多年之后终于被验证，有的则依然停留在理论层面。下面，我们将从最熟悉的效应开始，一直畅游到宇宙深处……
多普勒效应
无论是在地球上，还是在整个宇宙中，多普勒效应无处不在。一辆正在鸣笛驶来的汽车，从它向我们靠近到离我们远去，鸣笛的音调会发生变化，这是生活中最常见的多普勒效应。
更具体的说，当声源（或光源）相对于观测者移动时，观测者所接收到声波（或光波）的频率会发生变化。当源朝着接收方移动时，源的波长会变短，频率变高；如果源的移动方向是离接收方远去，那么波长会变长，频率降低。
多普勒效应在天体物理学中的应用更为显著，天文学家可以根据“红移”和“蓝移”来判断一个天体是在离我们远去还是向我们靠近。不同光波的频率对应不同的颜色，向我们靠近的天体，光波会向蓝光偏移，而远离我们的天体光波会向红光偏移。从探测恒星或星系靠近或远离我们的速度，到发现系外行星的存在，多普勒效应都扮演着重要的角色。
蝴蝶效应
一只在亚马逊河流域的蝴蝶挥动翅膀，引发了美国得克萨斯州的异常龙卷风……这个耳熟能详的故事，实际上描述的是在一个复杂系统的状态上出现的微小变化，可以在不久之后导致剧烈的变化。这样一种现象被称为蝴蝶效应。
当气象学家罗伦兹（Edward Lorenz）在谈到蝴蝶效应时，他实际上想要表达的是“混沌”这一概念。在混沌系统中，一个微小的调整就可能产生一系列的连锁效应，从而彻底地改变最终结果。
关于混沌的最令人惊讶的事情之一，可能就是物理学家用了很长时间才意识到它的普遍性，而这种历史性的空白之所以存在，部分原因在于混沌系统很难分析。对于某些非线性系统来说，哪怕我们能以任意精度测量出最微小的扰动，也只能对其在有限时间内作出预测。
这种混沌效应几乎出现在各种物理系统中。比如从量子水平上看，黑洞也会表现出类似的混沌行为。对于黑洞来说，哪怕是出现将一个粒子扔进这个深渊这样的微小改变，也可能彻底改变黑洞的行为方式。
迈斯纳效应
当一种材料从一般状态相变至超导态时，会对磁场产生排斥现象，这种现象被称为迈斯纳效应。1933年，迈斯纳（WalTHEr Meissner）和他的博士后奥切森菲尔德（Robert Ochsenfeld）在对被冷却到超导态的锡和铅进行磁场分布测量时发现了这种效应（因此它也被称为迈斯纳-奥切森菲尔德效应）。
当把超导材料放入磁场中时，超导体内部的磁通量会被即刻“清空” 。这是因为磁场会使得超导体表面出现超导电流，该超导电流又反过来在超导体内产生与外磁场大小相等、方向相反的磁场，两个磁场相互抵消，使超导体内形成恒定为零的磁感应强度。因此从外部看起来，就像是超导体排空了体内的磁感线一样。