Можно ли использовать сжатый воздух, чтобы заставить объект «плавать»?

Да.

На практике это, вероятно, зависит от температуры, но предположим, что это не реальный воздух, а идеальный газ . Затем все, что вам нужно сделать, это увеличить давление настолько, чтобы он имел ту же (или бесконечно большую) плотность, что и мрамор: в этот момент плавучесть равна весу мрамора, и он может «плавать».

Это не будет зависеть от формы или размера объекта внутри, а только от его плотности.

Что касается распространения, которое вы описываете, если в контейнере нет какого-то потока, должно быть какое-то эффективное притяжение к стене.

• Редактировать : важно отметить, что если ключевыми понятиями являются не только давление и флотация , но и воздух , то, как многие указывали, воздух нельзя сделать таким же плотным, как типичный мрамор, без изменения фазы (и/или плавления мрамора) .

Как правило, плотность «жидкости», в которой плавает шарик, должна быть больше, чем плотность шарика. Но воздух сначала сжижается, см. https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_point . Я не знаю, есть ли какая-либо достаточно высокая температура, при которой воздух не сжижается до достижения типичной плотности мрамора.

См. другие ответы о повышении давления до тех пор, пока плотность газа не станет эквивалентной плотности объекта.

Кроме того, почему объекты имеют тенденцию распространяться к краям контейнера, а не к центру?

Это просто энтропия.

Количество состояний (например, позиция) шарика, которые считаются «у краев», значительно, значительно больше, чем количество состояний, которые мы считаем «в центре». Теперь разделите объем на произвольно мелкую сетку вокселей (например, 3D-пикселей) и пометьте каждый из них либо «около края», либо «около центра» любым определением, которое вам нравится. У вас будет гораздо больше вокселей, помеченных как «рядом с краем».

Если вы активно не стабилизируете шарик в центре, любое своенравное движение шарика поместит его в более или менее случайное другое место. Если мы предположим, что ничто не влияет на него после небольшого толчка в случайном направлении со случайным количеством энергии, то он будет прыгать, как трехмерный бильярдный шар, и в конечном итоге остановится где-то после того, как часть энергии будет потеряна в результате столкновений с коробка (большой эффект); а остальное постоянной бомбардировкой молекулами газа (мизерный эффект, но он все же есть).

Просто считая воксели, гораздо более вероятно, что он остановится в том, который помечен как «у края», потому что их просто больше, чем вокруг, чем несколько вокселей «в центре».

(Обратите внимание на технические детали, упомянутые в комментариях: приведенное выше немного упрощено; на практике вам понадобятся 3 категории («близко к краю», «в центре», «между»). Если поле становится большим, большое количество этих вокселов было бы "между". Тем не менее, количество "в центре" было бы в основном постоянным и очень маленьким, в то время как обе другие категории растут. Таким образом, вы понимаете, почему, по крайней мере, крайне маловероятно, что где бы ни был шарик идет, он не будет в центре или в каком-либо другом определенном месте.)