用所谓的“愚蠢洒水器”给草坪浇水既实用又有趣，这些可爱的塑料装置能喷出有趣的环状和螺旋状水流。但在它们俏皮的外表下，隐藏着一个困扰科学家一个多世纪的严肃物理问题。纽约大学库朗研究所的研究人员现在通过自己制造的愚蠢洒水器进行实验，解决了由物理学家理查德·费曼推广的反向洒水器问题。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上，支持了一种称为动量通量理论的理论，并推翻了恩斯特·马赫和费曼早期的假设。

反向洒水器问题可以追溯到恩斯特·马赫1883年教科书中的一个思想实验。马赫提出，一个吸水而不是喷水的洒水器不会旋转，因为喷嘴上的力会相互抵消。费曼在20世纪40年代作为普林斯顿大学的研究生时，曾就这个问题进行过著名的辩论，并在回旋加速器实验室建造了一个实验，只观察到轻微的颤动。但后来的实验产生了相互矛盾的结果：有些显示稳定的反向旋转，有些只显示瞬态运动，还有一些显示不稳定的方向变化。

2024年，纽约大学应用数学家莱夫·里斯托夫和他的团队建造了一个带有超低摩擦轴承的定制洒水器，将其浸入水中，并使用染料和激光追踪水流。他们发现，反向洒水器的旋转速度比普通洒水器慢50倍，但通过类似的机制——就像一个“由内而外的火箭”，内部射流碰撞并产生扭矩。他们的数学模型，即动量通量理论，与实验吻合，但只测试了S形臂。

现在，里斯托夫等人将这项工作扩展到各种形状的愚蠢洒水器，测试了正向和反向模式。结果强烈支持动量通量理论，并反驳了马赫和费曼的想法。他们还表明，臂的形状控制着射流，为设计将流体流转化为能量的结构（如涡轮机）提供了指导。“我们的发现提供了对组件如何响应流体流的更清晰理解——这些知识可以指导未来的工程和技术进步，”合著者、科罗拉多矿业学院的布伦南·斯普林克尔说。

里斯托夫的实验室有解决色彩缤纷难题的历史：2018年，他们完善了气泡配方；2021年，他们研究了中国“石林”；2021年，他们建造了一个工作的特斯拉阀门；2022年，他们分析了纸飞机的空气动力学。因为有时候最深刻的物理学来自最愚蠢的玩具。