——普林斯顿大学科学艺术展带来的启示

　　普林斯顿大学近期举办了第六届科学艺术展，所有展出的作品都具备两个条件——具有美感、富有科技内涵。参赛者有在校大学生、教职工、研究生及往届毕业的学生。我们从参赛的170幅作品中选取了5幅，这些都是作者在科研实验时捕捉到的奇特瞬间。
　　
可可工程

　　作者：土木工程系研究生阿力克斯·乔丹、教师西格力·阿德力安森及建筑系教师阿赛尔·奇兰

　　这难道是一个完全用巧克力打造出来的建筑结构吗？这听起来好像是威利旺卡与他的巧克力梦工厂，但它却有一个正经的目标：系统地了解设计过程是如何影响未开发材料的。照片上是一个倒挂的贝壳建筑，所有的框架都是由巧克力制作出来的。每一块都有四分之一英寸厚，由液体巧克力进行焊接。结论是，这个弯曲的建筑所承受的应力是最小的，其压力与重量的比值比钢筋混凝土材质的要小24倍。这很好地说明了智能设计、工作流程设计在材料构建及建筑结构中的潜力。
　　
流体花

　　作者：化学与生物工程系研究生泰勒尔·阿尔豪森、博士后马修·罗切尔和教师霍华德·斯通

　　无论你是抬头看天上的云，还是低头看卡布其诺里咖啡和奶的漩涡，你都在见证一个复杂的现象，这种现象只有在两种不同的流体相互作用后才会发生。上图的两种不同的流体是空气和甘油（一种广泛应用的粘性物质），甘油里注入了空气。由于两种流体的粘性不同，使得自身迅速膨胀，分散到不同的方向，就如我们看到的，像具有异国情调的花瓣一般。这种现象在流体动态中称为“界面不稳定性”。
　　
石材中的拓扑结构

　　作者：化学与生物工程系杰里米·布莱尔

　　各种方解石晶体的晶格纹理取向不同，经过酸蚀刻后，表面所显露出的拓扑结构也不同。实验过程中，最让我感兴趣的材料是布莱斯峡谷的尖顶石雕，在扫描电镜下，其表面呈现出数量惊人、取向各异的拓扑结构。
　　
光漩涡

　　作者：电子工程系研究生迈克尔·纳米亚斯及教师保罗·普鲁克诺

　　目前，光纤网络通过移动数字信息改变了全球通信，而将激光与人工神经网络结合起来，说不定哪天能创造出高速处理器，到时候其分析数据的速度是现有计算机所不能达到的。

　　我们的大脑是由几十亿个独立的神经元细胞组成的，这些神经元细胞能与几百万兆的电子化学信号连接。上图是由计算机模拟的激光视觉图，注意那些向内卷的线，就像漩涡一样，在稳定平衡的点上汇合了，这暗示了激光会随着时间稳定下来。研究这些轨迹能够帮助我们更好地理解神经元是如何发射及接收光的，进一步或许就能模拟出神经元的通信方式了。
　　
混合

　　作者：机械与航天工程系博士后马克·卢顿伯格及教师克兰西·罗雷

      通常给出某个前提条件，但信息不完整的话，你很难判断接下来会发生什么。在这种情况下，“不确定量化”能判断出各种不同情况发生的可能性。比如说，分析海面漏油事件，哪怕不知道最初溢出点的分布状况，“不确定量化”也能预测海面污染的面积有多大。

　　这组图片（从上到下），从理论上描述了漏油之后所发生的情况。最上面一幅图有一团黑色，代表着刚开始外溢的油。最下面的一幅图，有两个相对的螺旋结构，那是油和水混合之后的效果。相比于油（黑色）和水（浅色）混合之后呈现出复杂的旋涡状，示踪剂（图中亮点）则呈随意的分散状。

   荐稿人：lry     2014-02-26       执行编辑：lry     2014-02-26       责任编辑：tmy  2014.2.26