軟物質物理學：百年瀝青滴漏實驗與當代流變學研究

日常生活中擠壓牙膏的簡單動作，實則體現了軟物質物理學的複雜原理，即物質如何對施加的外力做出反應。牙膏在受力時流動，靜置時卻能保持形狀，這超越了傳統上對固體與液體的簡單區分。這類物質，包括凝膠與乳霜，被歸類為軟物質，其雙重特性源於內部結構，該結構由懸浮於流體中的大結構單元構成，並透過微弱的分子間作用力維繫，使其對外部應力具有高度適應性。物質的響應特性，關鍵取決於施加應力的大小與作用的時間尺度，例如突如其來的擠壓會促使內部結構快速重組，導致快速流動。

物理學家透過流變學這一分支研究物質在應力下的形變與流動行為，此概念與古希臘哲人赫拉克利特的「萬物流動」（panta rhei）遙相呼應。對此現象最著名的實證，是澳洲昆士蘭大學（UQ）自1927年起進行的瀝青滴漏實驗，該實驗已近百年歷史，旨在測試瀝青的黏度，瀝青被視為黏度是水高達千億倍的液體。該實驗由湯瑪士·帕奈爾（Thomas Parnell）教授發起，他在1927年將加熱後的瀝青倒入底部封口的玻璃漏斗中，靜置三年後，於1930年剪開封口，標誌著實驗的正式開始。

此項實驗被金氏世界紀錄認證為全球運行時間最長的實驗室演示項目。自1930年封口剪開以來，總共僅有九滴瀝青滴落，最近一次記錄是在2014年4月。每一滴的滴落間隔極長，首滴耗時近九年才落下，且流速曾因環境溫度變化而波動，直到第七滴之後，實驗室才安裝空調以維持恆定溫度。前兩任保管人帕奈爾教授與約翰·梅因斯通（John Mainstone）教授皆在未親見滴落的瞬間逝世。目前，該實驗由安德魯·懷特（Andrew White）教授擔任第三任保管人，他預計第十滴瀝青將在2020年代落下。帕奈爾與梅因斯通教授亦因這項研究，於2005年共同榮獲搞笑諾貝爾物理學獎。

軟物質與流變學的研究在當代物理學中持續活躍，基礎科學與未來應用之間的橋樑作用體現在學術前沿的交流中。例如，專注於實驗軟物質物理、DNA力學及拓撲聚合物網絡的德瑞許·亞達夫（Dr. Indresh Yadav）博士，現任印度理工學院布巴內斯瓦爾分校（IIT-Bhubaneswar）助理教授兼麻省理工學院（MIT）研究員，其研究興趣涵蓋軟物質物理、生物物理學、DNA物理學和膠體科學。此外，學術界亦透過研討會等形式探討複雜流體加工，如預計於2026年1月舉辦的「流變學的未來」研討會，將匯集相關領域學者進行深入探討。