看过美剧《生活大爆炸》的人可能还记得,在该剧第三季第二集中有这样一个场景,谢尔顿和霍华德在一起吃饭,忽然听到蟋蟀的叫声。谢尔顿立即举起手表,过了几秒钟后说道:“根据每分钟鸣叫的次数,并结合房间的环境温度,这是一只雪树蟋蟀。”
但是他的这一说法立即遭到了霍华德的质疑。为了验证科学的严谨和尊严,两人赌上了自己珍贵的漫画书。那么根据蟋蟀的叫声究竟能否计算温度呢?鸣叫与温度之间到底有没有确切的关系呢?本文将带您一同来探索……
时代广场的蟋蟀
根据《时代广场的蟋蟀》书中的说法写成数学公式就是: TF=N60/4 40 。
那么到底能否利用上述公式计算温度呢?通过蟋蟀叫声计算温度的说法是否有依据呢?如果有,哪种更精确呢?
事实上通过蟋蟀的叫声计算温度的说法确实存在,并且还得到过科学家的证实。
让我们回到生活大爆炸的剧情里来,当霍华德对谢耳朵提出质疑时,谢尔顿解释道:“在1890年,埃米尔·多贝尔得出结论,雪树蟋蟀每分钟鸣叫的次数与环境温度之间存在着固定关系,而普通的平原蟋蟀,则不存在这种确切的关系。”
多贝尔这位美国物理学家1890年在《美国自然》杂志上发表了相关文章,专门论述了蟋蟀叫声和温度的关系,并得到了两个公式,分别是华氏温度和蟋蟀鸣叫次数关系式:TF=50 (N-40)/4, 以及摄氏温度和蟋蟀鸣叫次数的关系式:TC=10 (N-40)/7,这里的N代表每分钟蟋蟀鸣叫的次数。这个结论被定义为多贝尔定律。
有细心的观众或许在看剧过程中就已经发现了,当时该公式就写在谢耳朵房间的白板上。
同时,多贝尔也指出,这个公式的成立是有一定的温度范围限制的,一般来说,当温度在7℃~32℃时,这个公式才能成立。当温度低于7℃时,蟋蟀由于行动迟缓,一般不再鸣叫或叫声变迟缓,而温度超过32℃时,蟋蟀又需要大幅减少鸣叫次数以节省能量。所以这两个公式也并不是绝对的。
那么,为什么蟋蟀的鸣叫与温度会有关联呢?其实蟋蟀的发音并不是出自它的好嗓子,而是它的翅膀。蟋蟀是用翅膀摩擦发声。在蟋蟀右边的翅膀上,有一个像锉样的短刺(音锉),左边的翅膀上,长有像刀一样的硬棘(磨擦片)。左右两翅一张一合,相互摩擦。振动翅膀就可以发声。当温度升高时,蟋蟀为了适应温度的变化,就要加快翅膀的振动次数,就像我们感到热了,要加快扇扇子的速度一样,只是蟋蟀的翅膀振动加快是本能的。
看来,蟋蟀叫声和温度之间的关系确实是有科学依据的呢。不过大家是否记得,《生活大爆炸》最后的结局是谢耳朵猜错了,这只出现在他们公寓的蟋蟀不过是一只普通的平原蟋蟀。可是谢耳朵的大脑数蟋蟀叫声频率是绝对不会出错的,而房间温度又是室友协议里定好的数值,但是最终的结果却是谢耳朵错了……
那唯一的可能就是!!!
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Leonard偷偷调了房间的温度!!
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