总重一万吨的玉米，洒落在美国俄亥俄洲的 571号公路。没有人伤亡，不过被压断的电缆形成该地域断电断网，571号公路也被封锁了好几天。这个异常出当初 2018 年一月，原因是一个倒塌的筒仓。
在美国和欧陆等温带地域，经常出现圆形的筒仓可以用来贮存各种谷物。在玉米与小麦的进进口业兴旺的国度，筒仓内的谷物吨数动辄上万，一旦坍塌，形成的破坏十分可观。（没错就是会形成路线封锁、断电断网的等级）因此，担任设计的工程师必定清楚知道，筒仓的侧壁与底部能够扛住多少压力。
许多地域经常出现经常使用筒仓贮存玉米小麦等谷物。图/piqsels
当谷仓装满，底部的压力却……
为此，德国的工程师杨森（H.A. Janssen） 特意设计了一个底部可优惠的筒仓，并将底部连结至天平与砝码（图1）。
图1 当年杨森的筒仓设计图
应用如此便捷暴力的试验装置，杨森获取了出人预料的结果：随着他在筒仓中缓缓放入更多的谷物，底部的压力生长却逐渐趋缓，到最后简直变成平线（图2）。当他放入的谷物总重到来 180 公斤，筒仓底部却只承当了 23 公斤的压力！
图 2 放入谷物重量对底部压力的相关图。随着重量参与，底部压力却逐渐饱和，不再生长。
隐没的重量终究去了哪里呢？咱们预期底部压力等于内容物重量，其实是由于，咱们直觉地把粗大的谷物当作滑顺的流体。假设筒仓里装的是水，那么底部压力当然会等于水的重量。
不过像是谷物或沙子这类的粗大颗粒，虽然群体行为与液体很相似，一般颗粒之间却有着可观的
摩擦力
。像是沙漏中落下的沙子，会在下方堆成一个小沙丘，而不是像液体一样构成水平面，就是由于其受制于颗粒间的摩擦力，不可像水分子一样自在流动。
摩擦力如何影响底部压力？
假设要想像谷仓中的摩擦力如何作用有点艰巨，咱们可以先想像一个极其的例子：两颗体积跟摩擦力都很大的瑜珈球（图3）。在画面中原本就曾经有一个蓝球，而当接近边缘的瑜珈球（白球）落下，会被「嵌入」墙壁与蓝球的距离。
静摩擦力的方向会「抵制」移动的趋向，所以当白球向下挤，墙壁与球之间便留下了一个向上的静摩擦力。这股向上的力气分担了白球的重量，于是筒子底部承当的重量就少了一些。
图 3 一个筒仓内原本装了一颗蓝色瑜珈球。起初放入的白球嵌入空隙中，遭到两个向上摩擦力（白色的箭头）。要留意球与球之间的摩擦力只会将重量转嫁给蓝球，只要墙壁提供的摩擦力有助于缩小底部所受的总压力。
雷同的，当咱们在筒仓中参与谷物，仓壁内侧的摩擦力会撑起一局部的重量。随着筒仓内谷物越来越多，接触到的仓壁面积参与，摩擦力能分担的重量也越多。因此当筒仓内的谷物多到一个水平，新参与的谷物重量简直不会对底部形成累赘。
因此杨森的试验中，最后才会到达饱和，底部压力简直不再参与。这个现象起初被称为「杨森效应（Janssen Effect））」
从谷物到雪崩，「颗粒物理」防卫范围超广
咱们刚刚看到的斑驳的设计图和天秤的经常使用透漏了它的年岁，杨森的这份钻研其实宣布于两世纪前的 1895 年。
虽然年代感有点重，不过这篇钻研可是越陈越香，在 1977 年之前，它只被援用了 40 次。在最近三十年间，却突然暴增了两百屡次援用。用便捷的试验和切实，杨森开启了新的畛域，也就是近年蓬勃开展的颗粒物理。颗粒物理的防卫范围不仅蕴含谷物和粉末等工业运行，也能剖析沙丘与雪崩这类的地质现象。
就在往年三月，一份新的钻研宣布在物理评论快报 （Physical Review Letters）。该篇钻研的作者发如今某些状况下，筒仓底部的重量居然会大于内容物重量，被称为「反杨森效应」！
新的试验经常使用较大的颗粒，比起筒仓中的谷物，比拟像是儿童球池。先前有提到，新参与的球会带来向上的摩擦力；不过有另一种状况，会形成向下的摩擦力，造成底部的压力不减反增（图4）。在图4 中，白色球落下时，将蓝色球向外挤，直接将最左侧的黄色球沿着墙壁向上推，形成向下的摩擦力。
图 4 反杨森效应示用意。
你或者有想到：这时刻白色的球不是会遭到向上的摩擦力吗？确实如此。而底部遭到的总压力，便是数百颗球相互磨来磨去的效应总和。这时便庆幸咱们手上有杨森所没有的工具：电脑模拟。
图 5 电脑模拟结果。有接触墙壁的球依据所受磨擦力方向上色；向上为白色，向下为蓝色。 (M. P. Ciamarra/Nanyang Technological Univ.)
应用电脑模拟筒仓中填入圆球的状况可以发现，当填充到特定深度时，被墙壁向下压的球（蓝色）显著多于被墙壁撑住的球（白色）。这时筒仓底部便会接受大于预期的压力，形成崩塌的危险。
不过这个现象普通只会出如今颗粒较大的系统。也就是说，假设你家左近有装满谷物的筒仓，应该不须要太担忧；不过假设外面装的是西瓜，那就不好说了。
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