极目新闻记者 李碗容

通讯员 贾法雷 高翔

12月9日，“天宫课堂”第一课开讲，3名航天员将在轨介绍展示中国空间站工作生活场景，演示微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。在空间站做实验和在陆地上做实验有什么区别？此次“天宫课堂”的亮点和意义？“天宫实验”的科学原理是什么？极目新闻记者采访了华中科技大学物理学院两位专家、进行解读。

实验现场 图源央视新闻

地空环境做实验最大区别是失重

“我们都知道，在地球上任何物质都摆脱不了重力，但是这次在太空做实验，是一个失重环境，这是在空间站做实验和在陆地上做实验最大的区别。在这样的环境下，很多科学现象变得更加，明显和生动。”华中科技大学物理学院教授周月明介绍。

周月明详细介绍，浮力消失实验就在失重情况下展现了出的不同实验现象。极目新闻记者看到，在实验过程中，王亚平在太空中，将乒乓球送入水中，球却静止在水中。“物体受到的浮力大小等于排开液体的重力，在太空中，重力消失了，自然浮力也就没有了。太空中没有重力，因此物体不受浮力，只能静止在水中。不光是乒乓球，如果你在太空中，将一个铁球放在水面，它也不会沉下去。重力和浮力是相辅相成的。”周月明说。

实验现场 图源央视新闻

华中科技大学物理学院引力中心副教授刘力也谈到，“太空和地面相比，没有重力。浮力实验中，大家在观看的时候就很直观了解到浮力是受重力影响。”他谈到，泡腾片实验展现的实验现象，也是失重环境下的不同情况。

“天宫课堂”中王亚平往水球里塞入半片泡腾片，水球中产生很多小气泡，但气泡并没有离开水球，而是一直附着在容器内部。刘力解读，“在地面上，水的自重而产生的压强在气泡周围不均匀，总体上，下侧压强比上侧压强大，净力为向上的浮力，浮力大于气体自重，气泡上浮。 在微重力的空间站中，压强差不再明显，浮力无法体现。此时水的表面张力起到了决定性作用，气泡被表面张力约束，不会逸出到水球外。”

实验现场 图源央视新闻

失重环境下不仅让大家更容易理解观察实验现象，两位专家也都谈到利用失重环境，可以开展许多太空科学研究，对人类社会发展将有重要的促进作用。

一堂科学课和思政教育课

“这样的课堂很吸引人，我自己都看得津津有味，青少年观看有利于培养他们的科学兴趣和民族自豪感。”刘力说。刘力告诉极目新闻记者，此次“天宫课堂”讲授的都是基础物理学和生物学等相关知识，如浮力本质、液体的表面张力、光学透镜成像和角动量守恒，向大家展示的中国空间站凝聚了中国诸多科研力量。“课堂内容干货满满，又趣味多多，同时民族自豪感无以言表。”刘力笑着说。

对此，周月明表达了同样的看法，他告诉记者，“这样的课堂十分有利于激发青少年的科学热情，可以启发他们更好地思考科学问题，引导他们更加关注载人航天事业。”

8年前，中国就进行了第一次太空授课。2013年6月20日，神舟十号航天员王亚平在天宫一号内通过电视直播的形式进行了约50分钟的太空授课。这是中国第一次、世界第二次太空授课。8年后，中国再次进行太空授课，“太空授课是要有基础的，没有空间站如何进行太空授课？现在我们进行第二次太空授课，这是我国科研实力的有力体现，学生在听课时肯定是十分自豪。”刘力说。他认为，这种自豪感更加激励一批青年学子未来投身于国家重大基础问题的研究与探索中，为实现科技自立自强作出贡献。

作为科研人员，刘力有一份别样的自豪，原来他们曾参与中国空间站的建设。2021年4月29日11时23分，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道，任务取得圆满成功。“天和”核心舱上就有该校引力中心团队、精密重力测量国家重大科技基础设施研制的簧片空间加速度计，该设备用来开展我国空间科学实验舱的微重力和振动等参数测量，满足在轨空间科学实验研究的需求。

华中科技大学引力中心科研成果

​注：华中科技大学物理学院物理实验创新基地对此文亦有贡献

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