加在早餐牛奶中的燕麥一類谷物的浮渣容易聚集黏結(jié)在碗邊,這是什么力在起作用?
這是谷物碎渣周圍的液體作用于它的表面張力所產(chǎn)生的拉力不平衡的緣故。用一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)就可以證明這一點(diǎn)。
需要準(zhǔn)備的材料和用具是一些自來水、兩只聚苯乙烯杯子,再在另一只聚苯乙烯杯子上剪下兩塊小圓片(直徑約1厘米)。在第一只杯子里加上水,加至水面離杯口1厘米左右。第二只杯子則加滿水,小心地加至杯口,但不要讓水溢出,直至水面因?yàn)楸砻鎻埩υ诒谛纬梢粋€(gè)向上略微鼓起的凸面。這時(shí),將兩塊聚苯乙烯小圓片小心地平放在每一只杯子的水面上。你會(huì)看到,在沒有加滿水的杯子里,浮在水面上的小圓片會(huì)很快滑向杯子的側(cè)壁,并保持在那里不動(dòng)。但是浮在第二只杯子鼓出水面上的小圓片,則會(huì)大致保持在中心位置不動(dòng)。更有趣的是,你如果把這塊小圓片——比如說使用鉛筆尖——推向杯子的邊緣,邊緣會(huì)以明顯的排斥力立即把它推回中心。
在兩只杯子里看到的現(xiàn)象都是表面張力作用的結(jié)果。在沒有裝滿水的杯子里,水面從中心向外朝上彎曲,直至接觸到聚苯乙烯杯子壁,呈現(xiàn)為一個(gè)下凹面。這是由于水分子與聚苯乙烯的親和力大于水分子彼此之間的親和力,具有更大的貼近聚苯乙烯的傾向。在第二只杯子里,水面在杯口形成一個(gè)上凸面,則是由于表面張力的存在,迫使液面具有盡可能小的面積的緣故。這種情形與懸空液滴具有球形的道理相同。
在小圓片的周圍,水面也會(huì)向上彎曲與其邊緣接觸。在這種場(chǎng)合,表面張力將按照聚苯乙烯圓片邊緣與水接觸的角度,在接觸點(diǎn)對(duì)小圓片施加一個(gè)向下向外方向的拉力。小圓片如果位于杯子液面的中心,那么,圓片每一側(cè)受到的這種拉力都會(huì)被相反一側(cè)所受到的拉力平衡掉,因?yàn)樵谛A片邊緣的所有點(diǎn),與之接觸的水面向上彎曲的程度完全相同。
但是,在沒有裝滿水的杯子里,如果小圓片稍微偏向了杯子的一側(cè),那么,在距離杯子側(cè)壁較近的一側(cè),由于水面在杯壁向上彎曲,結(jié)果,水面在與小圓片接觸點(diǎn)處向上彎曲的程度就會(huì)變小。在這種情況下,作用在圓片這一側(cè)的將圓片拉向杯壁的拉力將會(huì)增大,結(jié)果就出現(xiàn)了一個(gè)將圓片拉向杯壁的凈作用力。
這種效應(yīng)也可以解釋你碗中漂浮在牛奶表面的谷物碎渣成團(tuán)聚集在碗邊的現(xiàn)象。在池塘和湖面上的樹葉和細(xì)枝也有聚集在岸邊的現(xiàn)象,道理與此相同。
湖面上的樹葉和細(xì)枝聚集在岸邊的現(xiàn)象,應(yīng)該主要是風(fēng)吹動(dòng)的結(jié)果?!g者
說不定這是谷物碎渣的一種御敵戰(zhàn)術(shù)呢!它們像草原上的野牛那樣聚集成群,可以防止被掠食動(dòng)物(你)分別一個(gè)一個(gè)吃掉。當(dāng)然,也可能是抵御牛奶的表面張力。
事實(shí)是,燕麥和大米,或者其他谷物的顆粒,能夠以這種方式吸引同類聚集到一起,它們具有“感知”走什么路徑可以到達(dá)共同的質(zhì)量中心的能力。這種能力被稱為“谷物具有的共同意識(shí)”。
研究表明,如果把許多人投進(jìn)一個(gè)巨大的牛奶碗里,他們會(huì)毫無這種聚群抱團(tuán)的意識(shí)。原來,人類還不如一顆谷物籽粒。