在各大媒體平臺上，經常能看到這樣主題類的視頻欄目：蘇聯藏匿了一種滅世級武器，這種武器能夠使地球發(fā)生南北極倒轉，從而導致地球生物的大滅絕。而這種“滅世級”武器的名字，則是物理學中的一種“神秘”效應，它的名字是：賈尼別科夫效應。而驗證這種效應具有“滅世”力量的，竟是一個螺母和一張網球拍。

那么，賈尼別科夫效應究竟有沒有像許多媒體那樣所說的那么神秘，以至于能夠成為“滅世級”的力量？如今被寫入中學課本的賈尼別科夫效應，是如何被營銷號吹得神乎其神的？今天，本期節(jié)目為您講述：被營銷號玩壞的賈尼別科夫效應。

賈尼別科夫效應，為何讓蘇聯保密“十年”？

在網絡上廣為流傳的“賈尼別科夫”效應科普視頻當中，最普遍的說法是：蘇聯宇航員賈尼別科夫，在維修蘇聯空間站“禮炮七號”的過程中，發(fā)現了一個在失重環(huán)境下發(fā)生不規(guī)則旋轉的螺母，從而將這種規(guī)律延伸到地球的身上，推導出了“可能為地球帶來毀滅”的賈尼別科夫效應。為了保住這個能夠帶來滅世力量的秘密，蘇聯甚至將這一理論發(fā)現成果保密了“十年”。

而實際上，賈尼別科夫效應既不可能有“毀滅地球”的力量，也沒有讓蘇聯當局將成果保密十年之久。但是，在廣為流傳的謠言中，有一點是真相的是蘇聯宇航員賈尼別科夫，確實是通過一顆螺母，發(fā)現了賈尼別科夫效應。盡管這個物理學規(guī)律由他的名字來命名，但他也并非是賈尼別科夫效應的第一位發(fā)現者。

（蘇聯宇航員賈尼別科夫）

故事發(fā)生在1985年的6月6日，蘇聯宇航員賈尼別科夫和維克托·薩維尼赫乘坐“聯盟T-13”火箭，前往修復當時電力系統(tǒng)瀕臨崩潰的蘇聯空間站：禮炮七號。在執(zhí)行修理空間站任務的過程中，賈尼別科夫擰下了一顆螺母，在失重且沒有外力干涉的環(huán)境下，空間站里的螺母會飄在半空中，沿著最初旋轉它的主軸一直保持翻轉。但是，令賈尼別科夫感到驚訝的一幕出現了——被賈尼別科夫擰下的螺母，并沒有按照他既往預想中的那樣進行旋轉，而是這顆螺母在旋轉的過程中忽然倒轉了180度，然后繼續(xù)翻轉，并在接下來的一段時間內繼續(xù)旋轉180度，周而復始。

（賈尼別科夫效應中不穩(wěn)定旋轉的螺母）

這種奇怪的現象，直接打破了物理學出身賈尼別科夫的既往認知：這顆沒有受到外力影響的螺母，無緣無故進行180度的反轉，就意味著當時螺母的旋轉軸并不穩(wěn)定。而當他將自己的目光投注到太空艙之外的地球時，則更是讓他感到憂心忡忡：因為地球整體也在一個失重的環(huán)境中。如今，這顆在太空失重環(huán)境中的螺母會無緣無故進行180度的翻轉，而地球未來會不會也突然在失重環(huán)境中出現這樣的翻轉呢？于是，他便將自己的這次發(fā)現，在返回太空后報告給了蘇聯當局。

而蘇聯當局則對此予以高度重視，于是便對賈尼別科夫的發(fā)現開始進行研究。在1991年蘇聯解體之際，一篇名為《扭動的網球拍》發(fā)表在了科學期刊上，用物理學的角度闡釋了為何空間站中由賈尼別科夫扭下的螺母，會發(fā)生不規(guī)則的180度翻轉，并且還用旋轉網球拍這樣的生活案例作為佐證，生動地說明了這一物理學現象的具體表現。為紀念賈尼別科夫對該物理學現象的發(fā)現，于是人們將這一物理現象稱之為“中間軸定律”，或者“賈尼別科夫”定律。

（賈尼別科夫效應中的螺母）

因此，從賈尼別科夫效應的被發(fā)現，到公布時間來看，從1985年到1991年，根本沒有十年的時間。而在近年的研究中，人們也發(fā)現賈尼別科夫也并非是這一定律的最早發(fā)現者，在1852年出版的一本法國物理學著作《物體旋轉新理論》中，就已有人發(fā)現所謂的“賈尼別科夫效應”。而賈尼別科夫對這一理論的貢獻，就好比哥倫布自認為是美洲大陸的第一個發(fā)現者一樣。

接下來，我們將為您闡述賈尼別科夫定律的具體內容，通過了解賈尼別科夫定律的具體內容，我們也會發(fā)現這樣的物理學定律，也不足以讓它成為“滅世級”的武器秘密，被蘇聯保密“十年”。

賈尼別科夫效應，究竟是什么？

盡管在很長一段時間內，人們認為賈尼別科夫效應是由賈尼別科夫在空間站中執(zhí)行修理任務的過程中發(fā)現。但實際上，“賈尼別科夫”效應的實驗，在地球上用普通的物件就可以來進行測試，比如生活中我們常見的網球拍。

（網球拍的旋轉軸）

上面這幅圖，是網球拍可以進行旋轉的三個旋轉軸。我們可以握住網球拍的手柄，使其正面保持水平，沿著這三條不同的旋轉軸對其進行拋擲，對比三次沿著不同旋轉軸拋擲所產生的結果。最終，我們會發(fā)現：在沒有外力干擾的條件下，沿著e1，e3軸拋擲旋轉的網球拍，會在半空中老老實實地進行翻轉，在接住球拍時拍面不會發(fā)生變化。只有在沿著e2軸進行拋擲旋轉時，網球拍會自己在空中又轉動半圈，從而使拍面發(fā)生變化——而這與賈尼別科夫在太空中發(fā)現螺母不受控制旋轉的情景十分相似。

（三組試驗對比）

那么，究竟是什么原因，導致沿著e2軸的旋轉，是不穩(wěn)定的？在這里，我們需要引入一個轉動慣量的概念——所謂轉動慣量，指的就是衡量旋轉運動的物體由靜止狀態(tài)變?yōu)樾D狀態(tài)，或者由旋轉狀態(tài)變?yōu)殪o止狀態(tài)的難易程度的物理量。

而在我們拋擲網球拍的過程中，因為拋擲旋轉軸的不同，物體的轉動慣量也各不相同——其中，沿著e1軸拋擲的轉動慣量最小，轉動網球拍最容易。而沿著e3軸拋擲網球拍的轉動慣量最大，轉動網球拍最困難。而沿著e2軸拋擲轉動慣量則在三者中居中，但旋轉的方程式也十分不穩(wěn)定，從而導致沿著e2軸對網球拍進行拋擲時，會出現網球拍發(fā)生不穩(wěn)定旋轉的現象。

而涉及旋轉方程式的穩(wěn)定性的變量計算，則可以用歐拉方程來進行定性分析：在無扭矩條件下，沿著e1,e2,e3三個軸進行不同旋轉的網球拍，可以根據歐拉方程表現為以下形式：

在這組方程式中，我們假設I代表著物體的主慣性距，其中I1＜I2＜I3，W代表物體主軸的旋轉角速度，而W·則代表著物體旋轉的時間導數。如果我們將微分方程（1）代入到W·3從等式（3）中，我們會得出以下結論：W1不反對，因此，物體在主慣性距居中的情況下進行旋轉，是最不穩(wěn)定的。

賈尼別科夫效應，真的能夠毀滅地球嗎？

那么，賈尼別科夫效應，真的能夠有達到“毀滅天地”的滅世效果嗎？以至于蘇聯將“賈尼別科夫”效應視作可以帶來“人類末日”的滅世級武器？——在這里，先給大家吃一顆定心丸：賈尼別科夫效應，如今已經被寫入中學物理課本。如果賈尼別科夫效應真的是“毀天滅地”級別的秘密武器，那么每一個中學的熊孩子都能夠帶來世界末日。

那么，從科學的維度來看，為什么地球并不會因為“賈尼別科夫效應”，而在真空環(huán)境下出現南北極的倒轉？首先，賈尼別科夫效應有著嚴格的條件限制：那就是這種現象只適用于物理學中的剛體。所謂剛體，指的就是在運動中和受力作用后，形狀和大小不變，而且內部各點的相對位置不變的物體。如果我們用網球拍，手機和書本，做前文中“賈尼別科夫效應”的拋擲旋轉試驗時，我們會發(fā)現賈尼別科夫效應百試百靈。但是，如果我們用一個裝了半瓶水的水瓶，或者是一個沙漏，再沿著三個空間中的旋轉軸，進行三次拋擲時，我們便會發(fā)現：在這三次拋擲的過程中，奶瓶和沙漏的旋轉都十分穩(wěn)定。而地球則有70%的區(qū)域被水域覆蓋，因此即便將地球進行拋擲旋轉，也不會出現如“賈尼別科夫效應”那樣的現象。當然，絕對剛體也僅僅是物理學中的理想模型，現實中絕對的剛體目前來看是不存在的。

（旋轉的地球）

而地球自身的結構，和月球的存在，也使得地球并不會出現不穩(wěn)定的旋轉，從而導致賈尼別科夫效應——在高溫高壓的地殼內部，有大量的液態(tài)巖漿。而在地球的外部，則有月球的引力。因此，在這樣的條件下，地球只能沿著轉動慣量最大的那根旋轉軸進行旋轉，并不會出現自己“兩極突然翻轉”的現象。退一萬步來講，在賈尼別科夫效應的情景中，蘇聯真的可以根據這個效應來讓地球的南北極實現翻轉，那蘇聯要研究多大的一支能撬動地球的杠桿，而這支撬動地球的杠桿，又由哪個蘇聯人來操作。因此，用“賈尼別科夫效應”來當做“滅世武器”，多數是漫無邊際的假想。蘇聯在解體之后，才公布“賈尼別科夫效應”的原因，更多的是因為科學的研究進度，而并非是什么“軍事機密”。

對此，也有認為“賈尼別科夫”效應具有滅世效果的人可能會進行駁斥，認為賈尼別科夫效應雖然不能帶來地球實際上的南北極倒轉，但是在地球內部，對地球磁場產生影響的地幔、地核，可能會因為“賈尼別科夫效應”，出現翻轉，進而影響地球磁場的“倒轉”。但實際上，地幔、地核中的情景，實際上也已超出了賈尼別科夫效應的適用范疇。地球產生磁場的原因，是因為在高溫、高壓的地核中，鐵水流動所產生的電流形成了星球的“磁場”，而對地球磁場倒轉進行的考察，實際上已屬于流體力學的范疇，并不能用以剛體作為考察對象的賈尼別科夫效應來進行解釋。

（地球磁極）

而即便是地球的磁場發(fā)生偏轉，也并不一定會對地球的生物圈產生毀滅性的影響。在過去8300萬年的歷史中，地球一共發(fā)生了183次南北極磁場的翻轉，平均 每450000 年一次，地球的磁場才可能進行一次翻轉。盡管在高達數百次的地球磁場翻轉中，也有地球上生物的大滅絕現象。但是據科學家分析，地球的磁場翻轉并不是導致生物滅絕的直接原因。而是因為地核中鐵水的流動，大陸板塊的漂移，可能造成了地球磁場的翻轉，在地球磁場翻轉的過程中，也伴隨著火山災難的頻繁發(fā)生，而火山的爆發(fā)則是導致地球生物大滅絕的直接原因。

因此，賈尼別科夫效應并非是多數網絡媒體包裝、渲染的蘇聯“滅世級武器”，如果我們細心觀察，其實這些看似深奧而神秘的物理學原理，就隱藏在我們的生活中。而揭開它的神秘面紗，只需要一雙我們善于觀察，勇于探索的眼睛。