事实上，现代人长期以来一直在研究这个古老的问题，并提出了许多假设。除了最直观的物理磨损理论外，还提出了化学侵蚀理论。即石头中的碳酸钙、水、空气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸氢钙。
【资料图】
据网友回忆，这种反应也出现在中考试卷上*
总之，在本文发表之前，对于这种现象主要是物理反应还是化学反应存在争论。那么这次研究团队是如何结束这个课题的呢？
高速应力显微镜揭示“超音速冲击波”
通常，如果要研究一滴水的行踪，主要依靠高速摄像机拍摄的图像。但这一次，明尼苏达大学的研究人员并不想仅仅从事视觉分析，而是想在“定量”方向更进一步。因此他们建造了一种新设备：高速应力显微镜。该设备如下所示：
具体来说，研究人员让一个水滴从高度h 落下，以冲击速度U 撞击PDMS（聚二甲基硅氧烷）凝胶。在这个实验中，PDMS 凝胶事先经过处理：研究人员嵌入低浓度荧光聚苯乙烯颗粒30 m作为示踪剂的直径。在凝胶的一侧，薄板状激光发射器“照亮”凝胶并激发其中的荧光示踪剂。
这样，当水滴撞击凝胶时，附近的高速摄像机就能以每秒40,000 帧的速度清晰记录荧光颗粒的运动。根据这些记录，研究人员能够绘制出水滴下落时压力和剪切应力分布随时间的变化，空间分辨率为115 m，时间分辨率为0.025 ms。
接下来，就是见证结果的时候了。
研究人员发现，水滴撞击物体表面时的力并没有集中在水滴的中心，而是随着水滴撞击而扩散开来。如图所示，第一条线是钢球下落引起的剪应力分布，第二条线是液滴冲击的结果。与下落的钢球相比，液滴的最大剪切应力并不在撞击点附近，而是随着液滴的扩散而呈放射状扩散。
更重要的是，水滴扩散的速度会在短时间内超过音速，在被击中的物体表面形成超音速冲击波。
感觉就像一颗小炸弹在物体表面引爆。
飞机超音速冲击波
一滴看似毫无力量的缓慢滴落的水，在溅起的瞬间竟然超过了音速，是不是有点意外呢？但事实上，你可能想不到的是，这样的情况在生活中相当普遍。只需一个动作，几分钟内就能创造出超音速现象。
即使你撕掉一些胶带，你也可以超音速飞行
如果你包装过快递包裹，一定对撕下透明胶带时那穿透力十足的声音印象深刻。
法国一组科学家研究了这一现象，发现其原理也是超音速产生的音爆。具体来说，从胶带卷上剥离下来的胶带并不是平稳地移动，而是每隔几毫米就停下来，然后一下子滑出很长的距离。这种现象称为微米粘滑现象。
在此过程中，胶带的弯曲部分储存弹性势能，并在滑动时将其释放。理论模型预测产生的冲击波速度可达每秒650-900米，是音速的两倍多。这篇论文也不简单，发表在《Physical Review Letters》上。
打开香槟时，软木塞弹出时也会出现超音速冲击波。这是由于瓶内的高压二氧化碳气流突然暴露在低压环境中并高速喷射而造成的。
另一组法国科学家用高速摄像机拍摄了这一过程并进行了定量研究。该论文发表在科学子期刊《Science Advances》上。
日常生活中还有一个超音速冲击波的来源，那就是广场上叔叔扔的鞭子。
早在1927 年，物理学家就利用高速影子摄影发现，鞭子的末端可以以2 马赫（音速的两倍）抖动。
但直到2002 年，亚利桑那大学的两位数学家才解释了它的工作原理：沿着鞭子传播的振动形成一个循环，加速直至达到音速，从而产生音爆。
了解了这个小知识后，有网友评论道：
但事实上，这些研究除了新颖有趣之外，还具有很多应用价值。例如，向成的团队研究水滴穿透石材，后来希望设计出能够减少冲击和抗腐蚀的涂层。
程翔毕业于北京大学物理系，获学士、博士学位。来自芝加哥大学物理系。他目前在明尼苏达大学研究软材料物理、生物物理和流体力学。
此外，研究胶带的法国科学家希望研制出一种更光滑、无噪音的胶带，并认为其中的微观粘滑现象有助于解释地震中建筑物的断裂。
水滴穿石作文：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29345-x
撕纸胶带：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.068005
开香槟文章：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aav5528
鞭纸：
http://goriely.com/wp-content/uploads/2002-PRLwhip-1.pdf
参考链接：
[1]https://www.eurekalert.org/news-releases/948238
[2]https://physical.aps.org/articles/v12/16
[3]https://www.eurekalert.org/news-releases/510158
