【陳志宏】2001 搞笑諾貝爾物理學獎：花灑浴的空氣動力學

若果你家中浴室的花灑淋浴間，是裝配浴簾而非浴屏門的話，有否出現過一個無聊的煩惱：那就是每當花灑開動的時候，浴簾就會向內飄起，收窄了你自由淋浴的空間。

要解決這問題不難，在浴簾底部加吊少許重量，使其難以飄起就可。有些酒店甚至會細心的在浴簾底部附上小磁石，可以讓你將浴簾隨意定位起來。

美國麻省大學阿默斯特分校機械工程學教授 David Schmidt 曾對這個浴簾內飄的無聊現象認真起來。他仔細追蹤淋浴間在花灑開動時的空氣流動、氣壓變化等數據，並嘗試了解內飄現象的真正成因，最後甚至將結果發表，他因此獲得 2001 年度的搞笑諾貝爾物理學獎。

要解釋浴室花灑使浴簾內飄的成因，看似不難。在高中物理課程都有介紹過白努利原理 (Bernoulli’s principle) ，內容就是指物件兩邊出現氣體流速差異時，流速慢的一邊就會擁有較高氣壓，造成剩力並將物件壓向流速快的一邊。情形就像將紙張放於咀唇的下方，抵住下巴，任其前端下垂，當咀巴向前用力吹氣時，紙張前端卻會反地心吸力往上飄起。

類似情況也出現於浴簾內飄現象，但並不是最完整的解釋。 Schmidt 教授運用上追蹤空氣流動的技術，並注意到由花灑牽引的空氣流動模式，多數不屬於單向順水流而下的流動，卻更多是牽起水柱周圍的空氣漩渦 (vortex) 。這些漩渦在花灑開動時生生不息，也就構成一片低壓區域。淋浴間內氣壓稍低了，浴簾也就從外被壓往內。

你也可以追問：那麽運用花灑的水溫，會否也使淋浴間內外構成溫差，令冷空氣傾向從浴簾下方湧入，繼而使浴簾內飄？這也是 Schmidt 教授曾經探究過，而答案是此效應微不足道。

空氣流體力學就是如此一門學問，其現象可以很簡單，解釋也看似簡單，但要實際了解起來，卻需要用上繁複的實驗，方可完全整理各個效應的大小貢獻。浴簾內飄的例子看似無聊，但如果說到飛機起飛時，機翼周邊的空氣動力學，就變成極其嚴肅的問題了。

20 年前的世界的高中物理課程，就曾經過度簡化地理解飛機起飛的原理。過去一般以為，機翼的形狀，使機翼上下方空氣流速造成差異，於是運用普通的白努利效應就可推算出有足夠的升力抬起飛機。這種運算題甚至曾出現於正式的考卷上。然而事實需要從實驗之中求證，經反覆研究之後，方發覺白努利效應實際上提供的升力有限，而且可變。要完整地解釋飛機為何起飛，原來也是有如解釋浴簾內飄現象一樣，需要多個因素結合，再分析各個因素的輕重的。專家與業餘的分別，最後可能只是差在一部儀器與一份好奇心罷了。