再冷門的問題也有最熱鬧的答案

2024年2月22日發(作者：高中語文摘抄)

再冷門的問題也有最熱鬧的答案

前文

序一01

Fujia

科學松鼠會的Dr .You欄目終于可以結集出版了。這本小書與以往的幾本作者合集不同，它的內容貢獻方很大一部分來自分散于世界各地的科學松鼠會的許多熱心讀者。大家合力打造了一位問不倒先生Dr. You，擅長處理各種不按常理出牌的疑難問題。比如，“字為什么變陌生了？”“咬過的茶葉為什么會下沉？”“為什么沐浴露會堆積旋轉？”……在這本小書里都將給出回答。

欲了解這本書，還是得先從Dr .You欄目的規則著手，讓我來介紹一下：首先，松鼠(科學松鼠會成員)們每期發出“問題通緝令”，號召讀者們踴躍在論壇、豆瓣小組等地發問并積極討論， Dr. You的出題編輯選擇其中那些有趣的題目，交給十余位松鼠所組成的“出題小組”投票決定。定下來的題目在科學松鼠會網站或微博上公布，邀請讀者們來投稿回答。兩周后，流程編輯將收集到的回答交給由三位松鼠組成的“科學編輯小組”，由他們選出優秀答案。選中的答案又會被送到一位或幾位相應專業的松鼠手中，進行嚴謹的科學評審，分析答案中科學細節的正誤，并進行修正與點評。一番“修理”后，“科學正確”的回答再送回到科學松鼠會的文字編輯手中，進行最后的文字打磨。如果該期并沒有合適的最佳答案，負責整個過程的安排和推進的流程編輯還會找相關專業的松鼠約稿，遍查并討論文獻，寫“號外”答案。

這樣冗長復雜的流程有時確實讓人頭疼，每一期問題所牽扯的工作人員多達15～20人。科學評委中包括世界各大頂級高校與研究所的物理、化學、生物、醫學、工程等專業的博士生與科研人員，而文字編輯則有在《新京報》、《新發現》等國內優秀媒體的科普版面或科普雜志供職的優秀專業編輯。由于他們遍布世界各地，上述流程完全通過互聯網利用電子郵件與即時通訊工具往來所完成，其冗繁瑣碎且因信息流通不便所帶來的工作困難自不待言。而所有20多位工作人員皆為志愿者，需放棄自己的休息娛樂或者寫稿補貼家用的時間，來為這個欄目作出大量貢獻，有時也難以支撐。而最后所得的工作結果，不過一

篇千字不到的短文，興許質量難以與大家們抗衡，點擊量更不如娛樂網站一篇“本周星座運勢”。仔細想想，未免感慨，不知道可有其他哪家網站會做這種性價比極其不相稱的買賣？

但我們畢竟已經矢志不渝地在做著了。較之四平八穩的科普文章，問答欄目有其特殊的優勢。一個好的問題會使讀者想：“咦，我之前怎么沒想過這個問題？”“對哦，到底是為什么？”這便可以很大地引發讀者興趣，繼續深入閱讀對問題的解答。而一個好的解答，則應具備優秀科普文章的特質，既能深入淺出剖析問題，又能保持科學嚴謹求真的態度，更兼文字靈動活潑，給予讀者啟發并激發其思考。然則短文難寫，由于失去了科普文章慣用的“講故事吸引讀者”的手法，這類問答欄目的解 答往往只允許有擺出道理的篇幅，易陷入簡單枯燥面目可憎的境地，而倘若一味追求語言生動、思維活潑的話，則往往容易在闡述科學事實時產生謬誤。

序一02

類似Dr .You這種科學問答早已有之。在國內影響力最大的，也許是蘇聯科普作家米.伊林所著的《十萬個為什么》。它以新奇古怪的問題與可愛幽默的回答，整整影響了一代人。后來圖書市場上跟風之作甚多，但大多以“百科知識”類為主，失去了問答欄目所應有的靈氣。近些年，英國《新科學家》(New

Scientist)雜志“最后的話”(LastWord)專欄廣受歡迎，至今已有好幾本書結集出版，曾經高居圖書銷售榜首。它在形式上對Dr. You欄目影響甚多，一舉開創由讀者來回答這些稀奇古怪的問題的先例。由于讀者背景與思維方式迥異，往往可以從多學科多角度闡釋問題，擦出令人眼前一亮的思維火花，讀來趣味盎然。但由于缺乏對答案的科學篩選，看似頭頭是道的推論，也許并未得到實驗上的證實，甚至可能早已被實驗推翻，其中個別難免有誤導讀者之嫌。

欄目追隨了這條開創性的思路，開放題目邀請讀者來參與，追求與讀者的互動。我們的真正目的在于，希望通過這種形式激發讀者的熱情，提高他們的探索興趣。科學方法與邏輯能力可以通過科研職業培訓而獲得，但思考與想象的能力則可能在“遍讀圣賢書”后逐漸枯萎。在每一個非常規的問題面前，如果讀者可以身體力行去想想“為什么……”“怎么回事……”“會不會是……”，然后提筆(打開電腦)記錄下自己靈感閃動的火 花，送給Dr. You與眾人分享，這遠比直接提供一個“科學正確”的教學答案要來得意義重大。事實上，在每一次的問題里，我們都能在許多答案中，發現不同尋常且異彩紛呈的解答。當我

們在互聯網站的海洋里看到，世界各地，那些剛對科學產生興趣的中學生，那些努力學習科學的大學生，那些遠離科學職業的城市白領們……都愿意匯集到這一個小小的網頁里，思考、討論、尋求

證據、實驗求解“為什么雞鴨走路會點頭”這一類的問題，相信誰也不忍扼殺這難得的好奇心苗子。

然而，好奇心并不是攀登科學高峰的唯一武器。在科學探索中，“假想－實驗驗證－理論解釋”的步驟缺一不可。好奇心與靈感對于“假想”步驟意義重大，但在天馬行空的頭腦風暴之后，更需要艱苦的實驗以驗證假想，并總結出解釋現象的理論，放諸其他實驗以繼續驗證。好在我們可以站在巨人的肩膀上，通過查詢前人工作而得到一個靠近真相的答案。于是Dr. You的科學編輯與評委們兢兢業業，力求為讀者投稿的科學細節把關，告訴大家哪些猜想已被實驗否決，哪一些僅僅只是理論推論，哪一些角度并不符合科學常規。有時候讀者提出一些看似刁鉆古怪的問題，科學家卻早已對此有了長期的探索工作與詳細的文獻記錄。我們將這個過程詳細反映出來告訴讀者，讓大家知道科學家如何處理自己的靈感火花與好奇心，希冀以此鼓勵并指導大家利用自己的思考能力。這便是本書中所收錄的洋洋灑灑四篇Dr . You號外。

學而不思則罔，思而不學則殆。Dr. You欄目全體工作人員戰 戰兢兢、如履薄冰地在這兩者間走鋼絲，試圖讓讀者得到雙邊的完整平衡。案牘勞神，興師動眾，雜事繁多，便是我們所承擔的工作成本。即便如此，鑒于隊伍的規模與人力物力，本小書難免還會有錯漏。我們誠懇希望，讀者們可以踴躍指出問題，來科學松鼠會的網站參與我們熱火朝天的討論。Dr. You與讀者互動、共同追求科學真相的步伐遠未停止，也沒有停止的那一天。

最后，奉上項目組的人員名單，感謝你們和我一起出題做題的每一天。

序二01

小莊

2009年初，杭州，似乎是某天傍晚，我們在浙江大學某個校區的禮堂里做完《當彩色的聲音嘗起來是甜的》的新書發布會，一行人出門找飯。我對正好走在旁邊的姬十三說：“你在我們雜志上的那些問答，要不要出個書啊啥的？”

他呆了一會兒回答道：“字數不夠吧？”“沒事，還有我回答的部分，一起整?！薄班?，再說吧，我覺得它們都不夠好?！?

彼時我還在《新發現》雜志供職，負責中文部分的組稿，和這位同學約一個叫做“解惑”的專欄已經長達兩年之久。欄目最初的想法是他提給我的，以回答讀者來信的方式來闡述解釋一些科學問題。舉幾個例子，就像“人為啥沒法給自己撓癢癢”“有的狗狗為什么喜歡吃自己的便便”“長大了怎么就覺得時間過得特別快”之類，一聽覺得挺好，就著手開始弄了。然后我的美編提出，這個欄目一般是放在每期末尾，必須是奇數頁的版面，要么一頁，要么三頁。我想了想，前者太少，后者有點多，考慮半天，遂決定每期由他來回答三個問題，我來回答兩個問題，這樣便可“拼湊”出三頁。

那兩年里，我們各自回答過的不少問題，因為太萌太有愛，到很久以后還被人懷念，在今日看來，它們也還是有某種價值的。但2009年初的那個傍晚，十三給我的回答卻導致了一個嚴重后果，就是它們基本上沒有可能在一本“書”上統一呈現了——當時不做， 過期不候。因為科學問題的研究往往是階段性的。我們以一己之力去對一個發問做出解答，通過查閱近前以及過往的文獻來找到對應，然后在較短篇幅里擇其一二呈現，如此得到的答案已有片面之嫌，而且很快會被新的研究結論所覆蓋。

“解惑”欄目后來被所接手，也正是出于以上原因，的好處，就是糾集一幫人的力量，來對問題作出更全面更系統的解讀。俗話說“眾人抬柴火焰高”，不管你信不信，反正我是信了——“解惑”自從和科學松鼠會的這個線上活動合作以后，蛋疼程度提升了好幾條水平線，更歡樂，讀者也更愛看。

始作俑者姬十三得以卸下重擔，專心去操持科學松鼠會的群博網站，從此以后，他只能和那些跑來對他說“十三叔，你繼續回答問題吧，你的問答很好看啊”的年輕人們說“不要懷念哥，哥只是個傳說”了。

序二02

而我雖然很快就在2009年年中來到北京，也獻身于群博，但仍然作為特約編輯繼續捯飭“解惑”，直到某天再也不堪其累，才將它交給了其他人。這個欄目至今仍在《新發現》延續，但采取了針對提問每期選出一名松鼠來做答的方式進行，類似于每期都是“號外”。其間緣由，不再贅述。

迅速推進到2011年，就是一年前，當我做出把結集成書的決定時，突然有了一種快意恩仇的感覺——無論如何，和它們做個了結的時候到了。

在早些時期，我們另一個新生代的問答產品“果殼問答”

（/ask）已經在果殼網上線。果殼網是我們決心以互聯網垂直社區的方向去搭建的新平臺，而在2010年年初籌劃之時，問答產品就已經在藍圖框架內了，用更完善的功能形態和互動方式去促成問題的提出和答案的生成，無疑，是對“求解惑”最好的交代。那幾個月里，十三天天給整個策劃團隊念叨“我好想問”，聽上去真是既呆萌又真誠，嗯，這家伙，好歹一直沒有忘了那些給他來信的人。

記得初衷，繼往開來。當我異?？啾频赝七M這本書，從問題的遴選、答案的遴選、插畫的遴選、版式的遴選、封面的遴選一路走來，“果殼問答”也歷經了數次改版，改進了投票等各種功能，漸趨成熟。

過程中還發生了無數蹊蹺之事，包括插畫師光諸被抓到果殼辦公室里干活，某日被我的小狗寶貝兒不客氣地咬了一口這種……書名一易再易，編輯組提議過直接以其中的某個問題如“雞鴨走路為什么會點頭？”為名，也曾有可能被叫做“冷啊……”，而今看來，最后敲定為“再冷門的問題也有最熱鬧的答案”才是富有前瞻性的，因為下一本會被叫做“再熱鬧的問題也有最冷門的答案”，它將來自“果殼問答”。

A ROOM

擠出來的沐浴露為何打圈圈？01

引子：

在Dr. Who [Dr. Who是D u欄目搜集來的問題發問者]的生活中，肥皂已經越來越少地出現了。取而代之的是洗手液、洗面奶、洗發水、護發素、沐浴露……各種瓶瓶罐罐。而這些清潔用品，不管是倒出來、擠出來，還是壓出來，都有一個共同的特征，那就是：打圈圈。

問：

為什么倒沐浴露之類的黏稠液體時，原本垂直下落的“液體柱”會出現“旋轉堆積”的現象？(科學松鼠會論壇 烏子虛 書中出現的此類人名皆為科學松鼠會成員或熱心讀者的網絡ID。])

“Ziplb”的熱鬧答案

其實這是一種低雷諾數流動的典型現象，雷諾數即流體慣性力與黏性力之比，雷諾數越小，流體中黏性力的作用也就越大。在倒洗發水等高黏性的流體時，由于黏性力的作用，每部分流體微團都會受到相鄰流體微團的“拉扯”與“牽制”作用，在靠近地面堆積時，自然也會受到已堆積流體的“拉扯”作用，而慣性力無法抵消這種黏性力的作用，“拉扯”的合力形成了“旋轉堆積”的現象。這樣就容易理解，倒水的時候不會出現這種現象了，因為此時為高雷諾數流動，流體慣性力的作用大于黏性力的作用，足夠抵消已到達地面流體的“拉扯”，故流體流下時沿慣性力的方向垂直下落。

用水、米湯、菜油、洗發水、牙膏、瀝青依次倒來看看，你會看到“旋轉堆積”從無到有的漸變。當然，前提是征求了你老媽的同意。

當Dr. Who的朋友烏子虛提出這個問題的時候，也許誰都沒有意識到松鼠和他們的朋友們將經歷一次有趣的穿越之旅。問題被公布之后，散布在世界各地的松鼠們都出動了：有的將庫存的蜂蜜緩緩倒向餐碟；有的躲進洗手間將洗發水擠向洗手池；有的借口要做炸全雞，把油瓶里剩下的食用油全倒進了鍋里；還有人低下頭，讓唾沫拉出一條長長的軌跡……八爪魚最先公布了自己的偉大發現，在把剩下的香波都倒進了洗手池之后，他觀察到了五次方向相同的螺旋堆積。在科學松鼠會的聊天群里，他興奮地告訴大家，這個現象首先是肯定存在的，并且能排除人為的因素，同時向其他的松鼠求證各自的螺旋堆積是不是也有方向性。當時Robot正在南半球的某圖書館學習，看到八爪魚的實驗結果，放下書沖進洗手間，一次又一次擠壓洗手液，觀察其下落過程中的形態以及方向。很快，圖書館的保安注意到了這只形跡可疑的松鼠……很快，Robot下線了，過了很長很長時間，Robot又上線了，她告訴大家，經過自己在家反復實驗，證實香波的確能形成螺旋堆積，但是沒有方向性。我們問她為什么剛才還在圖書館，現在變成在家，她支支吾吾地說：“洗一個香波澡，是南半球最舒服的事情。”我們憤憤不平地討伐起了Robot所在學校圖書館的保安，此時瘦駝卻不聲不響發來了他拍攝到的漂亮螺旋堆積，Fwjmath隨后給大家提供了一段清晰的視頻。八爪魚看了看瘦駝的圖片，看了看Fwjmath的視頻，最后看著自己

拍的圖片，緩緩吟道：“禪心似月迥無塵啊……”與此同時，熱情的網友們紛紛發來了自己對這種現象的觀察以及解釋，觀點不盡相同，但，那個星期里，咱們國家的香波消耗的確達到了一個歷史高峰。

我們為拉動內需作出了重要的貢獻！

擠出來的沐浴露為何打圈圈？02

From“八爪魚”

這個世界，有時候就像是堆積的香波，旋轉往復。50多年前，有兩個和烏子虛同學一樣對科學和生活都充滿著熱情的美國人，和R. Woodcock，他們也注意到生活中這個有趣的現象，并且第一次針對這種現象進行了細致的觀察和分析，以此撰寫了一篇論文。當我看到發表于1958年的這篇論文時，不禁會心一笑。他們沒有什么高級的儀器，也沒有作復雜的數學分析，只使用簡單的攝影工具，用大頭針對螺旋的尺寸進行比較分析……

從那時起，這種現象有了自己的名字：Rope Coiling Effect，中文譯做“卷繩效應”。在那之后，越來越多、越來越專業的學者，投入到這種卷繩效應的研究中去。研究者孜孜不倦地探索這種現象的成因，黏稠度、高度、直徑、重力、氣流、媒質……各種能產生影響的因素陸續得以確定。

在我們日常生活中，經常能觀察到流淌的液體。打開洗碗池的水龍頭，自來水流出后會撞擊池子底部，迅速鋪散成一個平面。但如果流出的是香波之類的液體，情況卻會有些不同。

圖1-1描述的是流體流到平面上鋪散的情形。像水這種黏度很小的液休，因為水分子之間吸引力很小，鋪散過程非常迅速。但是比水黏稠許多的液體，分子之間吸引力較大，鋪散的過程就會慢一些。這導致液體還來不及向四周流溢，新的液體柱又流了下來。這樣就會有一部分液體圖 1-1堆積在一起，形成一個類似圓柱的結構。

很明顯，這個液體的圓柱結構不是靜態的：雖然底層以及最外層的液體會不斷流失，看起來像是坍塌一樣，但上方不斷有新的液體流下來補充，于是圓柱形的累積液柱在動態中得以保持。液體圓柱內部分子之間的引力，對抗圓柱本身的重力以及慣性，如果兩者之間的力能保持平衡，液體圓柱的形態就會出現

表觀上的平穩。所以當我們開始向手上傾倒香波的時候，它呈現出靜靜流淌的樣子。不過當我們將香波瓶子提高點，讓香波從更高處流出，情況就有了變化。整個液流的長度增加，由于重力加速度，越到下方，液體的直徑越小，速度越大。

顯然，這時，中心的圓柱受到來自重力以及慣性的壓力在增加，而圓柱的直徑在減小。一旦圓柱的分子間引力不足以平衡重力及慣性，這根柱子就會坍塌。一根不堪重負的柱子，會怎樣？兩端所受到的壓力，將使得這根柱子產生形變，同時，內部分子之間的距離變短。在垂直方向上，分子之間因為距離縮短，表現為相互抗拒，并積蓄勢能。如果這根柱子內部的分子，是完全一樣的，那么柱子的任意水平切面上，所有的分子受力情況都相同，這根柱子就會出現壓縮變形(crushing)。此外還會有什么情況呢？肯定有同學玩過疊木塊，在這個游戲中，兩個玩家依次從木塔中部取出一個木塊，最后誰抽木塊時導致木塔的倒塌，誰就是輸家。我舉這個例子是為了說明，整個木塔的重心，保持在中心縱軸上，在某水平切面上，如果和中心縱軸等距離的某處的受力與其他對稱位置的受力相比，出現足夠大的差異，木塔的重心偏離中心縱軸，木塔就會倒塌。剛性材料受力過程中發生的折彎(buckling)，和這種現象有共通之處。

擠出來的沐浴露為何打圈圈？03

為什么柱子受力會發生壓縮，而一根桿子卻會“彎下了腰”呢？這是因為如果桿內部物質分布足夠均勻，使得內部力的分布足夠均衡，材料本身的形態也對稱，則只會發生壓縮，不會發生折彎。但自然界的物質，幾乎沒有完全均質的。

折彎也并不必然會發生，只有當材料的長度和直徑之比達到某一水平，或者材料內部物質分布的不均勻程度達到一個所需水平時，應力在中部集中，其受力分布的異常程度能克服材料邊界的限制，突破邊界的折彎才會發生。

如前所述，流體的液柱是由一個動態的平衡過程來保持其形態穩定的。在物質不斷更換的過程里，總會有局部的異常形態出現。有時候是一個氣泡，有時候是一個密度較小的團塊，有時候是別的什么。這種內在的異常，破壞了液體內部分子間的引力和液柱重力以及慣性之間的平衡。當這種不平衡的狀態，嚴重到一定的程度時，就會導致折彎的發生。原本處于壓縮狀態下的某部分物質，受到側方向的推擠，向阻力最小的方向釋放勢能，先加速后減速遠離中心軸，隨著離開中軸越來越遠，分子間的壓力漸漸轉變成分子間的拉力，這股力量同

時也作用在即將落下的液體上。在重力和慣性協同作用下，液柱向反方向開始新一輪的彎折。最下層的液柱，在往復過程中，內部分子在“受壓—牽拉”兩種狀態之間來回轉換，形成振動。

表現為在原位的往復打圈。如果以時間為橫軸，振幅為縱軸的話，就會形成圖1-2所示的波動。

我們先看看這個過程發生在一個平面上時的情形：一股扁平的液柱流淌下來，在橫軸方向上，盡管有內部的不均衡存在，但是這種不均衡無法突破較寬的邊界限制，更多地表現為壓縮形變；而在縱軸方向上，內部不均衡易于突破較窄的邊界限制，表現為彎折，形成振動。

正像我們前面說到的，盡管上面實驗中橫軸具有較寬的邊界，但這個障礙也是相對的。一旦液體的黏度足夠大，下落的距離足夠高，即使是這樣的寬度，仍然會形成彎折，產生振動。

擠出來的沐浴露為何打圈圈？04

當我們將液柱的扁平形態變成最常見的圓柱形，所觀察到的過程將不限于一個平面內，變得有點復雜，但是本質保持不變。黏液下落過程中形成的液柱內部因為局部的不均衡受力，導致液柱向某一個方向彎折，形成最初的振動。此振動是在某一個平面內產生的，但在和這個平面垂直的方向看，則沒有振動發生，只發生了壓縮形變，就像在圖1-3左邊圖片中所看到的。在這個平面上，一旦有新的因素，誘發折彎，就會出現另外一個波動。

如圖1-3右邊圖所示，兩者所在的平面相互垂直。前后兩種振動疊加，形成三維振動。

在實際中，這兩個過程并無法如此截然地分開，兩黏度小的液體流動迅速圖1-3黏度較大的液體形成柱狀堆積個平面內的振動，一起影響這條液柱的運動形態。各自條件不同，兩個振動的振幅、頻率也不同，產生出來的綜合形態也不同。

因此在平面上產生的堆積形變可表現為單純的折疊，也可表現為花瓣形，或可表現為8字形。

當兩個平面內的振幅以及頻率趨于一致時，堆積則表現為螺旋狀，卷繩效應產生。

最后說一下，在過去50多年里，陸續出現了大量針對卷繩效應的論文?，F在，這種現象中大部分決定性因素已經得以厘清。效應的頻率、振幅、卷繩的直徑、黏液的邊界高度、邊界黏稠度以及螺旋堆積能達到的高度，都被計算出來了，也不斷有新的影響因素被考慮進來。這個研究正向著更全面、更精細的方向繼續前進。

尾聲：

此解答在Fujia、桔子、Fwjmath、Robot、瘦駝以及猛犸的幫助下完成。當我結束這篇稿子時，窗外一只松鼠從樹枝跳上橫穿街道的電線，在我的注視下搖頭擺尾走過陽臺。一股清風拂面而過，滿是春天的味道。這一刻我突然覺得“松鼠”二字，不僅是自然界某種活潑的精靈，或是互聯網上一群意氣相投的人，更代表著一種對科學、對生活最簡單的熱情。

貓、狗是真正在看動畫片嗎？01

引子：

與很多現在生活在高樓中的寵物主一樣，也覺得遛狗是件麻煩事兒，懶勁一上來就不想下樓。不過他發現，自己家的狗狗似乎對此并不在意，至少，它蹲在沙發上，眼睛盯著電視盒子里的動畫片也能看得津津有味。

問：

貓貓狗狗難道真的在看動畫片，和我一樣覺得這玩意兒樂趣無窮，比真實生活帶勁兒一百倍以上嗎？

“沉默的老虎”的熱鬧答案

我認為這個問題可以從兩方面進行分析：技術和心理。

首先談談技術，這里的技術指的是動畫技術。這就不得不說說動畫的原理——視覺暫留現象。這當中涉及圖像接收器和圖像處理器。圖像接收器即眼睛，而處理器則是我們大腦中進行視覺信號處理的部分。在我看來，所謂視覺暫留

其實是我們的圖像處理器性能不夠好，所以好比玩大型3D游戲的時候，顯卡性能不足就會讓游戲畫面很卡。

當游戲程序把合成畫面所需的數據發到顯卡時，顯卡開始對數據進行運算處理，并將處理好的數據顯示在顯示器上，這就是游戲畫面。然后它會收到第二批由程序發過來的數據，再進行處理。可是，當第二批數 據發過來時，如果連第一批數據都沒有處理完，就只能丟棄新發來的數據。如果性能太差，它還會丟棄第三、第四、第五批數據，此刻你就會覺得你不是在玩游戲，而是在看幻燈片。同樣道理，人類大腦中視覺圖像處理部分的性能并不算太好，一秒鐘只能處理大概25批圖像數據。那么，假設我會瞬間轉移術，突然出現在你的眼前，然后停留了僅僅0.001秒就消失，你就不會發現我，因為大腦連上一批的數據都還沒有處理完，哪有時間管這0.001秒的數據呢？直接扔了算了。

而鷹和獵豹的圖像處理單元顯然比人類要發達許多，所以如果你想給老鷹弄個模擬飛行體驗的話，游戲的圖像刷新率要非常高才行，最起碼得有150幀／秒，否則它會覺得你在放幻燈片。

關于圖像接收器——眼睛，它似乎沒有什么刷新率的概念。當射入的光線發生變化，也就是眼前景物發生變化的時候，它立刻就可以作出相應反應。因為根據眼睛的工作原理，這個反應過程其實是個光電轉換的物理過程，幾乎沒有任何延遲(最多就是電信號的傳輸延時，微乎其微)，所以視覺暫留現象與它的功能無關。

再說說狗狗的事。對于狗狗的視覺處理單元是否很發達這個我表示懷疑，它的嗅覺和聽覺太過靈敏，這樣會導致狗狗的其他傳感系統欠佳。因為動物的腦容量直接決定了整體的“系統性能”，如果在長期進化中，一種動物將很多的“系統資源”運用在了聽力 和嗅覺上，那么它在其他方面能使用的資源就將非常有限。很有可能貓、狗對視覺圖像處理速度比人類快不了多少，電視所播放的畫面對它們來說也是連續的，所以它們看電視也沒什么很奇怪的了。

再來說說心理，這是指貓貓狗狗看電視時心里在“想”什么。我認為，動物的很多知識是由基因告訴的，也就是我們所說的最基本常識。舉例來說，很多嬰兒在出生后不久就會對周圍事物產生濃厚興趣，比如搖籃上方懸掛的飛機玩具、可以弄出聲響的搖鈴等，可是好像沒有哪個嬰兒在撒尿時會對自己那個“冒水”的東西感興趣。為什么呢？因為基因給他/她“解釋”了“冒水”的是什么，而沒有

告訴他/她那些玩具是什么。當無法明白為什么一個方形盒子里會不停變化出不同的圖片、傳出許多聲音時，動物和小孩一樣，都會感到興致勃勃。

貓、狗不是很能夠分辨現實和電視畫面。曾看到一只寵物犬對著電視狂吠，原因就是電視里面有一只狗也在狂吠，而且這時電視還處于消音狀態！可見，狗狗對電視的理解能力還是非常有限的。

貓、狗是真正在看動畫片嗎？02

“Hippotan”的正經解答

Dr. Who窩在軟綿綿的沙發上看電視，哇噻，《哆啦A夢》？好玩??！他家的狗狗此刻也躺在旁邊盯著電視，問題來了——第一個問題，它能看得清楚電視里面的東西么？

這取決于Dr. Who家的是什么電視。有兩個參數很關鍵：刷新率和分辨率。刷新率之所以關鍵，是因為眼睛存在著視覺暫留效應，即每個視覺刺激成的像都會在視網膜上保留一段很小的時間，當與下一個刺激呈現的間隔短到一定程度時，就會造成一個連續畫面的知覺。所以當屏幕的畫面刷新得太慢時，我們就會覺察到畫面在閃爍；而當刷新速度到達一定頻率時，就不會覺察到屏閃現象了。這個使得我們有50%的機會分辨到屏閃的刷新率被稱為閃光融合臨界頻率(critical flickerfrequency，下文簡稱CFF)。

有研究者曾給狗同時呈現一個連續光和一個特定刷新率的光，看看狗能否分辨出異同。狗能有50%的幾率準確判斷出那個特定刷新率，也就是狗的CFF，實驗結果發現狗的CFF大概在70～80赫茲左右。傳統CRT顯示器的刷新率恰好在70～80赫茲，而LCD顯示器則可達200赫茲。所以，如果Dr. Who家里的電視是LCD顯示器，他的狗狗就肯定不會受到屏閃的困擾了。

不過，如果Dr .Who家的電視是CRT顯示器，狗狗就真的只能看到屏閃，其他什么都看不清楚了么？非也，其實它還是能看到球員的動作，而且不會受很大的影響。這里需要區分兩個概念，視錯動覺(motionillusion)和頻閃融合(flickerfusion)。如果你有一本在連續頁面上繪有連續動作的手翻漫畫書，快速翻頁的時候，看起來就會覺得漫畫上的人物在動(但你仍能覺察到書頁的翻動)，這種錯覺就是視錯動覺。而當你翻頁的速度再快點，快到覺察不出來書頁的翻動，這個時候就達到頻閃融合了。引起視錯動覺和頻閃融合所需的頻率是不一

樣的，后者比前者明顯要大好幾倍，如10赫茲就能引起視錯動覺，而頻閃融合的頻率就是上文所說的CFF。

由此可見，Dr. Who家的狗狗也許會因為CRT屏幕上一閃一閃而看得不爽，但還是能看清楚球員們的動作的。

那么，為什么分辨率也那么重要呢？如果狗的眼睛像老鷹的一樣，在高空能輕易分辨地上的一只田鼠，那么電視屏幕對狗來說就是無數會發光的像素點而已。但是狗的視覺分辨率比人還差許多。在人的視網膜上，一個感光的視桿細胞是連著一個神經細胞的，而在貓(注意，是貓，但狗的估計也類似)的眼睛中，這個比例變成了4，每4個感光細胞的信息才有一個神經細胞來處理，精確度相當于人眼的1/4～1/3。打個比方，狗在6米處能看清楚的細節，人在20米左右就能看清楚。

所以，正常來說，在趴在Dr．Who的沙發旁邊看電視的狗狗的眼中，也許只是屏幕里一團團東西在動。除非……Dr. Who是個大近視，那么他的沙發自然也就離電視很近了……

第二個問題，它能分清動畫片里面的角色么？假設Dr. Who家中是一臺60英寸高清LCD大電視，那么狗狗終于能舒舒服服地看動畫片了吧？但是不同角色穿的是不同顏色的衣服，它能分辨出各種顏色么？

哺乳動物的視網膜上有兩類感光細胞——視錐細胞和視桿細胞。視錐細胞主要負責黑暗環境的視覺和對運動物體的覺察；而視桿細胞分若干種，每種對特定波長的光有最大的反應，換

句話說，一束特定波長的光能不同程度地激活這些細胞，它們向神經細胞發送不同強度的信號，最后整合而成各種色彩的知覺。人的視桿細胞有三種，分別對藍紫色、綠色和黃綠色最敏感，而這三種顏色為人視桿細胞感知后也構成了人顏色知覺的三原色。但除了人和其他許多靈長類動物之外，包括狗在內的大多數哺乳動物只有兩種視桿細胞。所以當一束光射入人眼時，人的色覺來源于三個不同的信號，而狗只有兩個不同的信號，變化的維度少了一個，知覺到的色彩也就少了一些。對于狗來說，分辨綠色、黃綠色、黃色和紅色是一件困難的事情，這粗略等同于人類的紅綠色盲。所以，多彩的動畫造型在它眼里乃是灰撲撲一片。

貓、狗是真正在看動畫片嗎？03

第三個問題，它會覺得屏幕里的是真的人或自己熟悉的對象么？

狗遇見陌生人，要不就蹭過去嗅一嗅認識認識，要不就緊張得狂吠不止。總之，看見一只狗對陌生人無動于衷是一件奇怪的事情。問題是，電視里如此之多的陌生人，狗狗見了為什么沒有反應呢？

實際上，解決這個問題對動物行為學的研究者尤為有意義。就好像在研究非洲綠猴對不同天敵的不同反應時，沒有人可以把真的天敵一一抓來給它們看，但如果找到一種方法能讓它們“真的”認出視頻里的天敵，那么就可以通過放視頻給它們觀看來引發它們躲避天敵的行為了。

一些研究者提出，有兩個因素可能影響著動物對一個像是否真實的判斷：

1．像的大小比例：電視機里的像。看上去距離自己只有幾米，但大小卻和真人不成正比例，這也許能使狗狗沒有認出那些人來。可惜的是，目前還沒有人去考究過是否如此。

2．像的立體性：屏幕上的像都是二維的平面像，缺乏深度視覺帶來的額外信息。但是來自匈牙利的動物行為學家PéterPongrácz等人做了一個投影儀成像的實驗，結果發現，狗對2D(二維)人像的辨別，其實也不錯——一個真人(3D)或者一個與真人等大的投影視頻人像(2D)給狗狗一個提示的手勢，告訴它們哪兒藏著食物，結果2D和3D的提示它們都能看懂，最終都能找到食物。這么看來，一臺高刷新率的投影大電視，也許會給狗狗以最真實的現場感。

但最后還有一個問題！就是，為什么狗狗要看電視？

不知道大家有沒有想過，狗看電視也許只是因為Dr. Who正在看電視呢？它也許什么都看不懂，但只要是主人所注意的東西，它就會特別留心。從進化的角度上看，狗能夠在今天和人形成這種和諧的共生關系，分享資源和棲息地很重要，像狼一樣特立獨行是不行的。無論是寵物狗還是流浪狗，每天必須面對的一個挑戰，就是如何和一個叫做人類的物種打交道。不同于選擇了競爭的大多數物種，馴化的過程，減少了狗的祖先的攻擊性，使得它們越來越溫順，越來越寬容。

所以，當實驗者用手指指著藏有食物的容器時，黑猩猩不能理解這是實驗者在幫助它們去尋找食物，因為它們一直習慣了競爭，得經過上百次的訓練，才能機械地學會“?指著?代表了那有食物”的手勢指令。但如果同樣的實驗讓狗來完成的話，它們會乖乖地選擇實驗者指著的容器，令人吃驚的是，無論是一直和人生活的寵物狗，還是從小就被圈養著很少接觸人的狗；無論是成年的狗，還是很幼小的狗，都表現出這種傾向。

很多人會問，它們不能靠嗅覺找出來么？其實當實驗者什么提示都不給的時候，它們并不能找出食物的所在，只是隨便蒙一個。筆者親自嘗試做過這個實驗，當我沒有給出任何提示的時候，它干脆蹲在那，用一種信任的目光盯著我，等著我告訴它答案。

當然，如果要驗證狗狗看電視是否真的是因為主人正在看，最直接的辦法是讓Dr. Who把電視開著，卻坐在沙發里看書，這時再來看看，狗狗是否還像以前那樣愛盯著電視了？

最后，我們好像弄明白了：讓狗狗看得最入戲的，應該是一臺高刷新率、高清超大屏幕的電視，同時還得要有主人在旁邊。

松鼠“瘦駝”的點評

上述的回答中有些光學知識不是我掌握的范圍，有一點稍有疑問，就是關于視網膜分辨率和看東西一團一團的問題。簡單推理似乎可以這樣說：“由于狗已經適應了?低像素?的生活，他并不會為此感到不適和疑惑，因為它看其他東西也一團一團的。”其他的生物學方面的知識還是很靠譜的。

尾聲：

說：原來，我在狗狗的電視娛樂圈中，還是占有一席之地的。

小小茶葉，誰主沉浮01

引子：

逢年過節，總要改善生活。Dr. Who說，我改善的不是生活，是寂寞……我們有越來越多的小長假、大長假、年假、事假、病假、婚假、例假。放假免不

了各種饕餮。吃得開心，也要注意解解膩，消消食，多飲幾杯茶水清腸胃。手捧清茶閑聊，有一哥們喝出了新發現。

問：

泡茶的時候有些茶葉浮在水面上，為什么咬一口再吐回去就沉底了？(牛奶小強)

“hbchendl”的熱鬧答案

小小茶葉，誰主沉浮？密度！

這個沉浮不定的問題實際上問了兩件事情，一是泡在水里的茶葉在什么情況下會浮在上面？什么情況下會沉下去？二是為什么把浮在上面的茶葉咬一下或嚼一下它就能沉下去了？

前一個問題比后一個問題容易分析一些，因為嚼一下茶葉這個動作引起的變化有點多，情況復雜一點。我們還是一層層來剝這顆“松子殼”吧。

我們從茶葉被開水沖泡幾秒鐘，等水流靜止下來后開始。此時，吸附在茶葉上的大個可見的氣泡已經跑出，一部分茶葉已經沉底，而水面上還漂浮著少量茶葉。

泡在水里的茶葉密度處于變化的狀態，但這個密度變化非常小。仔細觀察一下杯中茶葉的位置：半浮在上面的，在水面之下葉片整體還是浸在水里的。而沉在下面的茶葉有一些是立著的，并不是重心最低的平躺狀態。另一個現象是，浮在上面的茶葉過一段時間將開始下沉。它下沉的速度很慢，有時還會重新浮上來一下。這些現象說明，茶葉的密度與水的密度相差得很小。

小小茶葉，誰主沉浮02

另一個容易被忽視的因素是水的密度。杯子里的熱水，密度并不是均勻的，杯底部與桌面接觸散熱快，溫度會低一點，而低溫的水密度大，所以水的密度是上面小下面大。這樣就形成了一個密度梯度(玩過細胞生物的人也許對梯度離心這個技術有印象)，這個微小的密度梯度使得茶葉的微小密度變化表現在它的沉浮上。

下面該看看茶葉的密度是怎么變化的了。干燥的茶葉比水輕很多，在泡入水里之后，水分透過葉面的細胞壁進入葉子里的細胞，濕透的茶葉密度增加。我們直觀的觀察就是茶葉被水浸濕、膨脹。那么微觀的機理是什么呢？是細胞的滲透吧？低鹽度的水透過細胞壁向高鹽度的細胞內滲透，很容易想到的是細胞里的空隙被水充滿；但不容易理解的是，空隙中的“氣體”哪去了？我這樣問的原因是，仔細觀察將要下沉與正在下沉的茶葉，它并沒有釋放出氣泡來。沖茶時出現的氣泡是剛沖入開水時茶葉表面的大氣泡一個個冒出來，幾秒鐘之后再觀察，浮在上面的茶葉并不會往外冒氣泡，它們是安安靜靜地沉下去的。據此，我們應該認為水只是填充了細胞里的空隙，并且溶解了里面干燥的細胞質，使得細胞膨脹起來。這個過程與密度相關的因素是：第一，水分填充了細胞內的空隙，導致細胞密度增加；第二，溶解了細胞質的水的密度比純水大。要注意這兩點導致的密度變化雖然實際上是很小的，但也足以使茶葉沉到下面去。

還有一些因素要考慮：高溫的水能加速茶葉吸收水分。冷水也一樣能把茶葉泡到杯底去，只是需要很長的時間。泡茶時蓋個蓋子能加速浸泡速度，這里除了保溫的因素以外，蓋子能增加水面上方空氣的濕度與溫度，也使水分加快進入浮在上面的茶葉。

最后該看看嚼一下半濕不干的茶葉會起到什么作用了。這個動作會壓破一部分細胞壁，讓水分能更順利地進入茶葉細胞內，僅此而已。其作用大小，取決于嚼的力度與方式。用門牙咬一下與用后槽牙嚼一下的效果是不同的。在這個過程中，口腔黏膜與茶葉表面的摩擦會對葉片表面進行清理，這也能起到一點作用。

有人觀察到放在暗處的茶水中，茶葉下沉的速度加快。不知他是怎么操作的，分析其中原因，應該是遮光的同時也擋住了熱輻射，使水溫下降得慢，因此葉片吸水更快一點。如果遮光的罩子很小，還會有阻止熱對流與保持小環境濕度的作用。

另有一個實驗可供參考：用紙片代替茶葉觀察其沉浮情況。柔軟的面巾紙在熱水中迅速浸透，然后下沉；報紙也能下沉。從煙盒上撕下來的紙就沒那么好對付了，在水面上能浮很長時間，不過泡一會后撈出來擠一下再扔回去，它也會沉下去。

茶葉沉浮辯論賽

小小茶葉，誰主沉浮03

天下風云出我輩，一入江湖歲月催。茶葉問題眾說紛紜，“江湖”被小小茶葉攪亂了寧靜。于是，召開了一場別開生面的“茶葉沉浮辯論賽”，誠邀各界高手前來比試一番。

一聲鑼響，辯論賽開始了……

正方：hbchendl，八爪魚

反方：Lewind，云無心

正方：hbchendl

這小小的茶葉片似乎仍然處于沉浮不定的狀態，它的沉浮到底是氣體在作怪，還是密度在里面搗亂？似乎大家還沒有達到和諧。

仔細閱讀大家的發言，我依然認為茶葉的沉浮是由其密度決定的。不是表面或者內部的氣泡所致，也不是表面有拒水的結構所致。其根據有二：一是當把熱水沖入杯中時，仍漂浮在上面的茶葉是浸沒在水里的，沒有露出水面。二是茶葉在下沉之前與下沉過程中，并沒有釋放出氣泡。水面上的氣泡是沖水時從茶葉的皺折中排出的，一旦杯里的水靜止下來(這個過程僅幾秒鐘)，就不再有新的氣泡出現，原來的氣泡也很快消失。事實上，高級的茶葉是不泛白沫的，這顯得茶葉有點臟。

認為茶葉內或者表面有氣體的觀點，缺乏事實根據.因為我們看不見茶葉葉面上黏著氣泡，也看不見茶葉往外冒氣泡，就只能假設這氣體很少，或者是溶解到水里了，所以會看不見，

這兩種假設都不成立。

氣泡的浮力大小取決于它的體積，如果它的體積小到看不見，那它的浮力不也就小到沒有了嗎？我們可以計算一下，一立方毫米水的質量是1毫克，一個能看見的直徑約1毫米的氣泡

浮力差不多是這個數量級。如果氣泡的直徑小到了0.1毫米，它的浮力就降到了1微克了。這差不多是我們肉眼能見的小氣泡的極限了吧？想想看，連1微克浮力的氣泡都沒有，這點氣體對茶葉的浮力還能有多少呢？

氣體溶解于水的可能性也很小。原因是我們用的是開水，氣體在開水中的溶解度太小了，以至于燒開過的水不能用于養魚。開水中，原來溶解的氣體都釋放出去了，哪里還能再去溶

解茶葉里的氣體？

所以，認為漂在水面上的茶葉內部或表面有氣泡的觀點有違觀察到的事實。茶葉是經過高溫加工過的葉片，里面的水分被排出后，并沒有氣體填充其空隙，而是皺縮起來。茶葉的表面經過高濕處理，原有的隔水層也會受到破壞，這正是制作茶葉的目的，所以茶葉成品的表面不太可能會有拒水的結構。事實上茶葉是吸水的，別忘了茶葉的主要作用就是要讓葉片內的物質滲出到茶水去。如果它的表面拒水，外面的水進不去，里面的物質滲不出來，那它就不是茶葉了。

有一種情況下，表面拒水的效果是存在的，那就是用不熱的水泡茶。這時候我們可以看見大量的茶葉片浮在水面上方，它們露在水面的上面，沒有被浸濕。如果茶葉片很少，我們還可以觀察到茶葉片周圍的水面被壓下形成一個凹面形狀，這是表面拒水的表現。但這只是因為冷水的浸透作用不強，時間長一點，葉片還是會被浸濕、下沉的。牽強一點可以說，茶葉表面有拒冷水的結構，但它經不起熱水的浸泡。

這個現象實際上支持了我的觀點，茶葉本身的密度小于水，在沖茶過程中，茶葉會吸水，吸飽了水，茶葉的密度就大于水了，就沉下去了。茶葉吸水的速度與水溫高度相關，熱水中茶葉吸水的速度很大。但由于茶葉片本身的個體差異，會有一部分茶葉吸水速度快，早早地沉下去了；另一部分吸水速度慢些，能在水面上多堅持一會。

我認為茶葉表面有拒水結構的觀點解釋不了為什么會有很多茶葉會早早沉下去，只剩下少量茶葉還浮在上面。

小小茶葉，誰主沉浮04

反方：Lewind

Dr. Who開辯論賽，要“提供更多的證據支持自己的觀點”，還要“駁斥別人的觀點”。兩件事都有點麻煩。自己覺得我的觀點已經說得比較透了，一時還真找不到更多的證據。而要“駁斥”別人的觀點，就得先把別人的觀點看懂吃透。我可能骨子里是個懶人，不得不逼著自己把正方的觀點讀了一遍又一遍，但愿沒有曲解誰的意思。

其實，我們都知道一個關于浮沉問題最好的模型，那就是潛水艇。

如果我們認為潛艇的體積(含水箱的全體積在內)不變，那么在海水進出水箱時，發生變化的是潛艇的整體質量(含箱內的海水)，從而導致其平均密度發生改變。

如果我們認為潛艇的質量(艇及所攜氣體)是不變的，那么海水進出水箱時，發生變化的是潛艇占據的體積(含氣體的體積)，從而導致其平均密度發生改變。

正是平均密度的改變導致了潛艇的沉與浮。無論上述哪種理解，都能得出正確的結論。

茶葉的問題同理，也是密度改變的問題。

hbchendl談的是密度問題，其實我談的也是密度問題。hbchendl所說的“表面問題”是連硬幣都能實現的水上漂浮，這是水的表面張力造成的，不是我們要討論的。

我認為，茶葉其實就是一艘潛水艇。無論是參與討論的朋友提出的“卷曲的空洞”(來自謝穎)，還是“葉脈”(來自Albert_JIAO)，或者“海綿組織”(來自潘衡岳)等結構，都成了“茶葉潛艇”的“水箱”。因為無法證實，所以我在最初的答案中也沒有否認過上述這些“水箱”的存在。只不過，我認為茶葉表面的纖毛層是更大的“水箱”，是“茶葉潛艇”的“主水箱”。

八爪魚曾經提出，葉蠟對荷葉表面的拒水起了主要作用，而茶葉的葉蠟已經被破壞了。姑且不論茶葉是否有葉蠟，單是荷葉本身，八爪魚所引文獻中提到：“不是因為化學疏水性，而是在物理性質上。”可見他也贊同，葉蠟不是主因，纖毛才是主因。

八爪魚還提出,在邏輯上，必須找到所有品種共通的決定沉浮的特點。他說:“新茶制成茶葉的過程，經歷過反復的加溫(綠茶加溫溫度至少為180～230攝氏度)、揉搓，有些甚至經過發酵?！毖韵轮?，茶葉的纖毛結構早已被破壞。

之前的討論限于篇幅，我的確沒有談及茶葉品種的問題。

上面的三道工序并不是每一種茶葉都要全經過的。事實上，能100%浮起的白毫銀針只經過反復加溫這一道工序，而且是在日光下晾干為主，所以才得以最大限度地保有了葉片表面的纖毛結構。喝白毫銀葉茶時你可以注意一下，茶杯中部的某些葉片表面有明顯的“毛茸茸”的感覺。

綠茶一般在炒制中還需要揉搓，這道工序是白毫銀針茶葉所沒有的。這個過程顯然會在一定程度上破壞纖毛結構。所以綠茶的沉浮現象要差于白毫銀針，但也不至于完全沒有。因為這種破壞并不是很徹底。

對纖毛結構的破壞，最嚴重的要數發酵了。半發酵的烏龍茶，發酵的紅茶，發酵并經過壓制的普洱茶，它們的纖毛結構被破壞得比較嚴重，也就幾乎沒有什么浮沉現象了。特別是普洱，我手邊恰好有一些，試了一下，除極少量梗狀物以外，全是入水即沉，無一幸免。

另外采茶時所采的部位也有關系。葉子的纖毛在靠近芽尖的部分最重。而白毫銀針取的恰恰就是芽尖。講究清鮮的綠茶也是以采芽尖為主，而需要發酵的茶葉大多就沒這么講究了。

茶葉有了纖毛層這個大“水箱”，下一個問題就是如何壓縮氣體，使水進入，以達到“下潛”的目的。但沒有柴油機也沒有核反應堆的茶葉無法像潛水艇一樣主動壓氣與水的交界面發生了全反射所致。

小小茶葉，誰主沉浮05

有時候用玻璃杯沏茶還能觀察到這樣一種現象，剛泡上的茶，某些浮著的茶葉表面是亮晶晶的，像是整體鍍了層膜。這正是茶葉表面纖毛層包住的空類，能浮著的茶葉就是沒完全被破壞的纖毛層起了作用。

上述的茶葉品種、制作工藝上的差別，對于那些纖毛層在生產中有可能被破壞的茶葉種恰恰對應了茶葉不同的漂浮能力，也從側面說明，纖毛層在茶的沉浮中起最主要的作用。

縮氣體，于是它采用了一個高明的被動策略——熱脹冷縮。

剛一沖茶時，熱水使“水箱”中的氣體加熱，迅速膨脹，超出“水箱”體積。超出的部分混雜在沖茶泛起的泡沫中，逃過了我們的眼睛?！八洹敝惺Ｓ嗟臒峥諝庠诓杷匀焕鋮s的過程中收縮，從而相當于潛艇水箱中的空氣被“壓縮”了，讓水進來，實現了“下潛”。

八爪魚還有一個關于水溫的實驗，發現用溫度低的水沖茶時，茶葉的下降率降低了。這是因為水溫低將不能使“水箱”內的氣體充分膨脹，也就不能排出多少氣體。那么在溫度下降的過程中，要使這些氣體收縮到失去足夠浮力的程度，就需要更長的時間。

另外，與一般的茶葉相比，白毫銀針有一個特點：茶汁不易浸出，沖泡時間較長。這從側面說明了，白毫銀針下水時并未直接與水接觸，而是被葉片表面的纖毛層的氣體包裹，所以才不易泡出茶湯。但最終當氣體體積變得很小時，在表面張力作用下會收縮成小氣泡。于是絕大部分的茶葉表面就得以與水親密接觸了。

hbchendl在答案中提到熱水由于杯底散熱，所以有上小下大的密度梯度。但實際情況恰恰相反。因為杯底下是桌面，而通常桌面都不是熱的良導體，會被杯子迅速加熱到與水接近的溫度(把杯子端起來摸摸放杯子位置的桌面就知道了，不過要小心燙著)。由于溫度接近，會進一步降低熱傳導的效率。

反觀杯口的水面，不但通過熱輻射和對流高效散熱，還通過水的氣化作用放熱(氣化是吸熱反應，但從茶水的角度看，熱量被吸走就相當于自己放熱)。這些作用的降溫效果都要好過杯底與桌面的直接傳熱。所以實際上杯口的水溫要低于杯底，相應水的密度也就大于杯底。所以，熱水杯里才會有對流，進一步幫助散熱。否則的話，估計人類到現在都還沒發明保溫杯呢——因為沒必要嘛！

這種上大下小的密度梯度看似加速了茶葉的下沉(因為越往下沉，浮力越小)，但實際上，像白毫銀針這些浮沉現象明顯的茶葉能在下沉中逐漸停下來，懸浮在水中央。這是因為上低下高的溫度梯度的存在。隨著下沉，環境水溫有所增

高，氣體略微膨脹，浮力加大。當到達某個深度，浮力能與重力抵消時，茶葉就將懸浮在此處。當然，具體的分析還要考慮茶葉的下沉速度和水的阻力等因素，但總體上是一個有阻尼的收斂振蕩。

也就是說，茶葉會以很小的幅度上下振動幾下，然后停在浮力與重力相等的溫度層上。

如果茶葉的下沉像hbchendl所說，是水泡脹了細胞，那么在下沉過程中溫度的增加只會加劇這一效應，從而不斷加速茶葉的下沉，不會出現半途停下，懸浮的現象。另外，密度梯度上大下小，意味著體積不變的情況下浮力上大下小，茶葉的下沉也將被加速，無法懸浮。hbchendl的理論無法解釋茶葉的懸浮現象。

此外，hbchendl講了“沉”，卻回避了“浮”的問題。因為他不認為有氣體參與了整個過程，所以沉浮僅由于茶葉自身密度變化造成。他指出茶葉泡水后密度增加，所以下沉，那么言外之意就是茶葉在泡水之前密度小于水，所以能浮。但他從未明確說出這一點，更未解釋為什么泡水之前的茶葉密度小于水。

泡水之后，hbchendl認為水進入了“空隙”中，而又否認空隙中原來有氣體。那么“空隙”就只能是真空嘍？只不過，無論是細胞膜，還是細胞壁，恐怕都難以抗拒真空與大氣之間的壓力差吧？況且，沒有任何外力的情況下，自然界中很難自己產生真空態。

泡水之后的密度，hbchendl進行了簡單的定性分析，得出密度增加的結論。但實際情況要復雜得多。為了說明這種復雜的情況，我不得不用一些數學計算。

小小茶葉，誰主沉浮06

讓我們分析一個茶葉細胞的情況，把其中的物質分為可溶于水的和不溶于水的。按hbchendl的說法，細胞質溶于水，細胞外壁則不溶，能保持細胞的形態。那么，當細胞沒有水，處于“干”態時，細胞的干密度＝細胞的干質量/(不溶物質的干體積+可溶物質的干體積)。泡水后，若細胞內腔被撐開，有了一定體積并有了水，那么，細胞的濕密度＝(細胞的干質量+細胞內腔體積×純水的密度)/(不溶物質的干體積+細胞內腔體積)。需要說明的是，之所以乘純水的密度是因為細胞的干質量中已經包含了那些溶于水的物質；不溶于水的物質因為不溶于水，所以泡水前后體積不變；而溶于水的物質溶水后就沒有體積了。

對上面兩個密度進行同樣的數學處理，最終使細胞的干密度變成1，而細胞的濕密度變成(可溶物質體積/細胞內腔體積)+(純水的密度/細胞的干密度)]。當此式值小于1時，則細胞濕密度小于細胞的干密度；當此式值大于1時，則細胞濕密度大于干密度。

因為其中可溶物質體積遠小于細胞內腔體積，故(可溶物質體積/細胞內腔體積)基本可以忽略。關鍵要看純水的密度與細胞的干密度的比值。因為前面已經說過，hbchendl回避了浮的問題，基本假設茶葉干密度小于水，則上式值大于1，于是濕密度大于干密度，泡水后茶葉下沉。

但如果hbchendl這個前提假設是錯的，也就是說茶葉的干密度大于水，那么上式值小于1，則細胞的濕密度小于干密度，意味著泡水后會令密度減小。

看來，hbchendl答案的正確與否就取決于干茶葉的密度了。我們不妨設想一下，用保鮮膜包一些茶葉，留一開口，放入烤箱加熱。當溫度足夠高時，在烤箱內將開口閉合，取出，進一步確保密封。待冷卻后，其中的氣體體積已經很小了，可以暫不考慮。將其放入水中，因為保鮮膜的關系，也不存在茶葉泡水的可能。它若下沉，則說明干茶葉的密度比水大。我手頭沒有條件做這個實驗，有條件的“童鞋”不妨試試。但我們想象一下普洱茶磚就應該明白，趕走大部分空氣之后，干硬的茶葉本身是密度大于水的。也就是說，其實茶葉泡水會導致茶葉密度變小。泡得越徹底，密度下降得越厲害。既然泡水讓茶葉密度減小，那為什么茶葉不是越泡越浮呢？因為就像hbchendl所說的，這個密度改變的程度很小，小到即使密度降低了，茶葉仍舊比水沉很多，還是要在水中下沉的。

倘若有“童鞋”證實了干茶葉的密度低于水，那么hbchendl的分析就應該基本是成立的。那也和我的“茶葉潛艇”模型不相抵觸。一來這種密度改變的幅度太小，很難直接起到實質性作用；二來兩者在某些情況下是共同起作用的，而在氣膜完全包裹茶葉時，則只有氣膜影響沉浮。

hbchendl最后用了紙的例子來說明浸濕造成的密度變大。但實際上，紙本身就是比水密度大的。比如一本《辭?！?，不要帶硬皮，只要紙質的部分，我們用上面提到的保鮮膜方法來處理。只不過這次不要用烤箱烤了，小心著火。只要壓緊包好，基本就沒有空氣了。你猜猜放入水中的結果會怎么樣？我打賭它不能“浮”在水面上。紙的密度比水大，所以它的下沉是必然的。至于單張紙一開始能浮在水面上，原因很多。面巾紙可能是由于流體阻力的作用，煙盒紙則是由于其中多孔結構所含空氣的原因，卡板紙則可能是水的表面張力的作用。

最后借此機會說句題外話。在Dr. Who提問的這次討論中，有人要別人拿出實驗證據來，或者說某某觀點無法驗證。但我覺得這不是發表學術文章，大可不必如此。我倒不是反對實驗驗證，比如上面提到的保鮮膜實驗就值得試一試；但很多時候，不做真正的實驗，而是做做“思想實驗”也是一種樂趣。伽利略就是靠著思想實驗解決了很多問題。大家不妨在Dr. Who

給別人多留一些任思想馳騁的空間。況且在這里，每個問題本身的謎底是什么并不那么重要，重要的是我們能從別人的答案中學到什么。

小小茶葉，誰主沉浮07

正方：八爪魚

由茶葉最終沉入水底可知，茶葉實質(不算空腔)的密度是大于水的密度的?？墒窃跊_茶之前，茶葉的結構是一疏松多孔的固體，茶葉內的空腔中充滿空氣。這決定了茶葉有一個不同于實質密度的整體密度(小于實質密度)。

空腔中充滿空氣時，茶葉整體密度直接決定了導致茶葉下沉的因素來自茶葉表面以外，還是茶葉表面以內。

簡單地說，當茶葉整體密度小于水，只要空腔中的氣體不被水替代，茶葉表面是否有氣體附著，都是不會沉的。換句話說，當茶葉整體密度小于水，導致茶葉下沉的因素，就不可能是表面氣體附著，而是空腔氣體被水替代。

當茶葉整體密度大于水，只要沒有其他浮力來源，茶葉都是要沉的，氣體附著是浮力來源之一。這個時候，才要考慮是什么因素帶來額外的浮力。

所以，盡管從我有的茶葉表面電鏡圖片來看，表面附著氣體的可能性很小，因此我傾向于反對Lewind，但是在得到茶葉整體密度的數據之前，他們二人都缺乏充足的證據支持他們的觀點。

當我們分析為什么咬一口茶葉就會下沉這個現象之前，必須先弄明白，茶葉為什么會下沉。進而分析咬一口是如何對茶葉下沉產生影響的。茶葉泡水為什么下沉，是一個不能回避的問題。

至于密度和茶葉表面氣體附著的問題，說得太多了，就不多說了。

Lewind認為茶葉不沉，是因為表面附著纖毛，纖毛間有氣體無法逸出，而且，其機制和荷葉表面有“纖毛”導致疏水性同理。無論是在解釋荷葉現象上，還是在解釋茶葉不沉上，都是錯誤的。荷葉表面的有規則的微結構，小至微米級，更不論有規則的微結構上面的纖毛。這些結構和“白毫銀針”根本就是兩回事。在大多數種類茶葉加工過程中，就算是白毫銀針，纖毛也都會遭到破壞。

再者，自然界的植物蠟，最高熔點為86攝氏度，而大部分茶葉均經過一百多攝氏度的加工。如果疏水結構被破壞了，蠟還頑強附著在茶葉表面，那也相當于一層流水涂層。所以有疏水涂層，并不表示會有氣體附著。

也就是說，茶葉疏水性和氣體附著之間不是一回事。

圖1-4和圖1-5所示是一種茶葉的表面結構，至少證明有一種茶葉是沒有纖毛的，圖1-6顯示了經過高溫處理前后的表面。

最后，希望大家不要誤讀我提出的電鏡圖像的意圖。我提到顯微表面結構，是為了證明纖毛這樣的結構，并非普遍存在。同時，通過和荷葉表面結構類比，質疑茶葉表面也有超疏水結構的推理。

圖 1-6 左邊的是正常結構，右邊的是加溫處理、只消除了茶葉上面的絨毛而保留臘覆層。

小小茶葉，誰主沉浮08

反方：云無心

這個問題的核心在于“為什么浮著的茶葉咬一下就沉了”，而不是“茶葉為什么會沉”。茶葉在水中的浮沉現象比一般固體顆粒分散復雜的地方，在于它的結構在水里會發生變化。對此可以列出的影響因素很多，我們要做的不是列出“可能的影響因素”，而是要比較分析哪種因素是最關鍵的?！安枞~的浮沉取決于茶葉整體的密度”當然毫無問題。這里的“整體密度”得是指茶葉及其周圍與它緊密聯系的那些物質(包括空氣甚至吸附的水)的平均密度。茶葉在水中要吸水，最后下沉，但是吸水快慢會受到茶葉表面結構的影響。像白毫銀針那些容易浮的茶葉，那層“毫”實際上也阻礙了水與茶葉的細胞接觸。而像“邊茶”那樣用老茶葉做出來的，很容易就自己下沉了。憑肉眼也可以看出，容易浮的茶葉往往都是很嫩的“白毫銀針”、“綠芽”等帶著“纖毛”的品種。

至于加工破壞表面結構，并不是問題的關鍵。這不是一個“是”與“不是”的問題，而是一個“程度”的問題。即使用肉眼，也可以看出容易浮的茶葉往往有“纖毛”存在。從茶葉表面的電鏡圖片判斷不出能否附著氣體，只能看出它是否具有“超疏水結構”，而且，電鏡圖片中所看的茶葉是不是能浮的茶葉種類還不確定。固體表面能否有氣體的直接因素，不是超微結構而是接觸角。像荷葉結構那樣極端的情況，是接觸角異常大，附著氣體能力更高，而不是說只有那樣的結構才能附著氣體。茶葉上的纖毛結構有助于增大接觸角，只要接觸角足夠大就可以使得其附著氣體能力足夠強。關于接觸角和水中的固體表面的氣泡，文獻(，Flotation，2Ed.，McGrawHillBookCo.，1957)里有深入分析，不過我也沒有原始論文，而只有對該文的轉述。

正反方在關于杯中水的密度梯度的分析都很不嚴謹。一杯茶有三種不同的散熱表面：底部通過杯底對桌子傳熱，周圍通過杯壁與空氣散熱，杯子上方與空氣對流傳熱還有蒸發散熱，沒有具體的傳熱參數無法斷定杯子內的溫度分布。實際上溫度的影響比幾個答案中提到的都還要復雜,不過它的重要程度不是那么高。

應該說，這個問題的幾個回答都很深入。我并不認為Lewind的回答就很完備和準確，但是他分析到了問題的關鍵。疏水、纖毛、荷葉結構等不是截然不同的范疇，而是同一范疇之內側重點不同的概念。hbchendl的分析也沒有什么大的錯，但結論不是最關鍵的。

尾聲：

這回hbchendl只得了四分之一的獎,因為是與反方Lewind分享，而且他還得再分一半給正方的八爪魚，所以只剩下四分之一了。

事實上，關于茶葉的爭論仍然沒有一個定論。當然，科學之所以成為科學，就是它允許任何結論被證偽和推翻。

已經悄悄離開辯論賽，你們繼續，我回去倒杯茶，至于那種咬一口再吐回去的惡心事兒，我才不干呢！

杯子中的水就是倒不干凈?01

引子：

要是在大學里一不小心學了化學(每天埋頭刷一堆燒杯)，或者不小心在酒吧里打起了工(少不得料理那些高腳杯)，一定會對這個問題頗有體會：洗干凈的杯子怎么甩，杯壁上永遠掛著水珠。想到堆成山的杯子，Dr. Who擦擦汗，幸好自己既沒研究化學，也沒在酒吧打工。不過生活里也遇到過這個問題。

問：

為什么杯子里面的水總也倒不干凈？

“擦擦嘴”的熱鬧答案

水的黏附，有分子間相互作用(范德華力)的影響，還要看分子或者原子之間相互接觸的電子云的“人際關系”好不好。一個東西內部抱得緊緊的，遇上別的東西卻可能排斥，或者見色忘友搶著去黏乎，何以見得？有詩為證：

兄弟連心抱成堆，踩屎都說呸呸呸。

小蜜一個都想泡，分庭抗禮拳頭揮。

爛泥無心睡軟床，愿做你的松糕鞋。

夫妻本是同林鳥，大款臨頭各自飛。

貓咪蹭癢嗲嚕嚕，半夜爬墻偷烏龜。

忠誠家犬不自逛，跟屁做蟲滿心扉。

狗狗：“喂！說什么呢你！”

我：(溜煙)

摸摸肚皮，笑夠了，思路大通，轉嚴肅了。

這個問題可以簡化成兩個相對獨立的小問題：

1．絕大部分杯子里的液體是否會流出來？

2．殘留的小液珠最終是否可以流下來？

首先，讓我們來考慮前面這個簡單點的問題。先確定一個隔離對象— —這里我們確定為“杯子里的絕大部分液體”。這個對象內部即使大鬧天宮，也不會影響它和外界的關系。再來看外部：它受到重力作用和“杯子分子”的引力。對于蜂蜜、糨糊之類的黏稠液體，相當一部分會被杯子“挽留”下來，這樣就不能完成液體大逃亡的任務了。

其次，讓我們來解決殘留的頑固液珠的問題。把附著在杯子底面的液珠作為研究對象，我們可以發現液珠受到了重力、表面張力、杯子底部與液體分子之間的引力作用。假設液珠達到重力平衡，可以靜止地附著在開口向下的杯子底部，這種狀態下液珠內部沒有流動，內部成分之間的互相黏乎程度(簡稱黏度)就不會參與力平衡。多說一句，向下的重力和液珠的體積成正比(與半徑的立方成正比)，向上的固液之間的分子引力與接觸表面積成正比(與半徑的平方成正比)，向上的表面張力的合力與液珠—杯底接觸面的周長成正比(與半徑本身成正比)，所以當液珠增大的時候，向下的重力增長的速度遠遠快過向上的力(比如液珠的半徑加倍，重力就會變為以前的8倍，而分子引力和表面張力變為以前的4倍和2倍)。因此，液珠上的力將不再平衡，最終被重力硬生生拖了出去。

杯子中的水就是倒不干凈?02

下面我們來看幾種極端情況：

水銀雖然表面張力很大，但是不親和玻璃(碰上金子倒熱情，這個財迷！)，所以內部拼命拉扯，而且特別重，干脆就來個水過鴨背毫不留戀，全跑了。

換酒精試試。它表面張力很小，親和玻璃，密度又低，如果被快速潑出來的話，內部互相拉扯不厲害，表層還被玻璃抓住，就會被“扒了皮”貼在杯子里，粘得到處都是，然后受重力影響，慢慢靠表面張力拉離玻璃表面，就像是一只變形蟲逐漸縮成比較肉實的一堆。

這樣一來，倒得越慢，液體邊緣就越可以搶回“自家兄弟”，逃脫玻璃的魔爪。但是最后一點可能因為大部隊已經跑了，太小的重量不能克服玻璃的拉扯，只好留在杯子口緣。

水呢？密度較高，但是表面張力也較大，親和玻璃，很可能最后一點水流也會被玻璃抓住，而且偏大的表面張力更容易導致水滴“細長尾巴”的斷裂，丟下重量不大的小組對抗熱情挽留的玻璃，最終就掛住了。

相互接觸的親疏因素跟液體表面張力的綜合影響，會讓最后一點液體很頭疼——親和力太強，難以縮成一團減少接觸面積，杯子可以穩妥地抓住它們。這種情況在杯子不干凈的時候最明顯，杯子的某個地方有一塊親水更強的東西(污垢親水力更強？不平整的表面親水力更強？)，會有力地抓住一些水，靠表面張力縮得圓鼓鼓的，使水滴掉不下去。

如果容器疏水，也難防止殘留。以前看到水不浸潤蠟，曾經做了一個蠟質杯子，結果還是有很多水珠掛在杯壁上面，和洗塑料布時遇到的麻煩一樣。表面不平滑，加上不干凈，讓水不能自由流動，太大的表面張力讓水膜破碎，靠內部拉扯和表面接觸的分子間作用力拉扯液體，形成落單的小組，想靠重力流下去，但與拉扯作用相對弱的外圍爭搶不過，無法成行。

所以能夠一滴水不留的物體表面不但要非常疏水，還要各處幾乎同樣程度地疏水，水才能靠自身的表面張力盡量收縮成團，時刻準備集體“逃跑”，而且到處打滑無法停留，外部各方向拉力都太小，自己“兄弟”之間拉力卻很大，拼命聚集合并，靠重力流動、滾動、滑動，溜之大吉。

杯子中的水就是倒不干凈?03

總結一下，無論如何，只要液體是和容器浸潤的(親和的)，就無論如何都倒不干凈。過去晾曬衣服的時候遇到一個討厭的問題。太大件或者厚實的東西非常難擰干，就算疏水的也麻煩，掛起來后水由于重力流到下擺聚集，水滴一部分因為太重滴下去了，剩下的靠浸潤衣服沒法掉下去，又靠表面張力縮成一團，表面積變小，蒸發不快，衣服的干燥就主要靠衣服上半部分的大量蒸發，靠浸潤的毛細作用 浸潤液體在細管里升高的現象和不浸潤液體在細管里降低的現象，叫做毛細現象。能夠產生毛細現象的管叫做毛細管。

]“抽水井”，把下面難蒸發的水分移上去擴大面積蒸發，下面的水分直到幾乎被抽光了，才開始就地快速蒸發。

衣服干燥全過程的延長，就是因為衣服里的水分表面張力和重力在搗鬼。

后來我琢磨了一陣子，得到了一個偉大的滴水衣服加速干燥法，現在無償奉獻給沒有甩干機的好奇人，一起享受高科技的幸福生活，哈哈！

其實辦法很簡單，就是降低滴水的勢壘 勢壘就是勢能比附近區域都高的空間區域，基本上就是極值附近的一小片區域。

]，讓水盡量多地通過脫離衣服來去除，免得它們都去排隊等待毛細蒸發，流失快于蒸發，這個規律靠的就是降低能耗減少等待時間，得到一種擰水的技術改良，嘿嘿。

等水不能自然滴下，或者是滴得不夠快了，去找些吸水強的紙來，比如舊報紙、餐巾紙都行，剪幾個大概等腰的小三角形紙片，倒立貼在水聚集最多的 地方，如果弄濕它們，紙片就可以被水粘在衣服下緣。

于是，有意思的事就發生了。水被紙片拉扯到下端尖部，又靠表面張力縮成一團，繼續拉扯上面的水，越來越重，由于紙片這個地方太尖細了，抓不住太多水分，水滴很快互相扯斷，一個水珠掉下去了。

上面的水繼續被拉下來，若形成太重的水珠，也掉下去，這樣的過程不斷進行，衣服中能夠移動流下的水幾乎都只好從紙片尖部流失，接下來，衣服上幾乎所有地方都可以進行毛細蒸發，而沒有足夠水分來黏附的紙片也自然從衣服上脫落了，衣服就干燥得比較快速了。沒有測量過具體加快多少時間，只記得感覺算“干得快多了”，看看衣服下擺積聚的那一大汪水，估計占剛擰好時衣服上積留水分近半吧，被紙片幫助“放跑”的水分估計接近這些水的1/3吧。也試過用脫脂棉放水，但是太軟了，容易被水墜成細條，流域面積不夠大，不比紙片好用。

尾聲：

擦不干的桌子燒杯也好，高腳杯也罷，如果非要做到廣告片里那樣晶光閃爍，一塵不染，而你又請不起英式老管家，那還是準備一塊干凈的布，把水珠擦掉吧。

為什么有時候干毛巾反而擦不干桌子上的水？01

引子：

冬天房間里很干燥，用來擦桌子的抹布經常是由于干透而變得硬邦邦的?，F在桌子上有一小片水，如果直接拿干抹布擦一下，會發現抹布所到之處都是水

漬，水只是被攤得更平了。有效的方法是：把毛巾用水浸濕，然后使勁擰干，再去擦桌子，桌子上的水就一下子被吸到抹布里了。

問：

為什么有時候干毛巾反而擦不干桌子上的水？

“4everfreedom”和“豹貓”共同的熱鬧答案

談起擦桌子，可謂是司空見慣的生活瑣事，但細細研究，還是有很多門道和智慧的，且看下文慢慢道來。

擦桌子的過程，簡單地說，就是毛巾類的紡織物與桌子上的水漬接觸，利用毛細現象吸走水的過程。毛細現象又稱毛細管作用，指液體在細管狀物體內側，在表面張力作用下，克服地心引力上升的現象。在毛細管中，液柱重量與管徑的平方成正比，而液體與管壁的表面張力只與管徑成正比，使較窄的毛細管吸水比寬的毛細管更加顯著。

當然，看似簡單的過程，在現實生活中有很多因素會對其造成影響，比如水漬的水量、表面積，以及桌面的材質，甚至環境的溫度和濕度等。

而毛巾類織物本身的一些特性，則在吸水過程中起到舉足輕重的作用：

1．毛巾的吸水性大致與其表面積和厚度成正比。

2．毛巾的材質。通常，植物纖維(即所謂全棉)毛巾，它的吸水性要優于人造纖維。(吸水性：全棉>混紡>化纖)

3．紡織的技術方法。同材質且大小厚度均相同的毛巾，若其紡織中使用了較細的纖維，則吸水性更優秀。因為纖維越細，成品表面同樣面積內紡織孔隙越多，且更狹小密集，而孔隙則是毛巾發生毛細現象的關鍵。上文，指出了影響毛巾吸水的多方面因素，我們回到核心議題，干毛巾與濕毛巾的吸水性問題。我們假設上文提到的全部因素都一致，在同樣環境條件下，就同材質且大小厚度一致的干燥毛巾與浸濕擰干的毛巾在同樣的桌面，對同一水漬的吸水過程進行推論。

為什么有時候干毛巾反而擦不干桌子上的水？02

干毛巾為什么會吸水不良？

首先，干毛巾應該和荷葉有相通之處。荷葉有奇特的表面結構，粗糙的表面微結構中充滿空氣，形成的空氣墊阻止了水向下滲透。而干毛巾纖維中充滿空氣，由于空氣墊的阻隔，水不能順利進到毛巾的纖維中去。

其次，干燥毛巾處于脫水狀態，纖維干癟收縮，由于紡織物特性，織物表面變得很不整齊，雖然纖維收縮使孔徑變得狹窄更有利于吸水，但有的孔隙處卻由于殘留的污垢造成纖維黏連，導致阻塞并阻礙毛細現象發生，從而影響吸水性。

那么，將毛巾浸濕后再弄干，吸水性提高的原因又是什么？

1．浸濕毛巾時，大量水進入，擠出了毛巾孔隙中的空氣，在日常生活中我們就可以觀察到弄濕干毛巾時有小氣泡冒出的現象。

把干毛巾浸濕然后擰干，就是用水軟化毛巾，把其中的空氣排除。而后擠出一些水，在擠的過程中毛巾被壓縮形變，這樣短時間內一些微結構孔洞中可能還有負壓，接觸到水會馬上吸入。

尾聲：

其實真實的情況遠沒有那么多的絕對，濕毛巾的吸水性也不見得就比干毛巾強，畢竟以上的種種探討和推論終究還是紙上談兵?，F實中充滿了不確定，但正因為這些不確定，才有了這么豐富多彩的生活。在平凡的生活中尋找發現科學的智慧與樂趣，才是我們的最終目的。

B KITCHEN 廚房

湯圓PK餃子

引子：在眼里，凡是和飯桌有關的話題都是重要的知識。湯圓和餃子——兩種中國傳統節日美食有一個共同點，即它們的傳統做法都是下鍋煮的。不過這次沒打算去想更愛吃哪個，這回的問題無關美味和賣相，而有關于下鍋。

問：

為什么湯圓可以邊煮邊翻跟頭，而餃子卻不行？

“沐右”的熱鬧答案

中國有很多地區的習俗是新年吃水餃，正月十五煮湯圓。煮湯圓的時候，可以看到湯圓在水里不停翻身打滾，但煮水餃時水餃卻安靜得多，基本上不動，只是偶爾會翻個個兒。這是為什么呢？

對于一個漂浮在水上，或者是懸浮在水中的物體來說，重心的位置越高，物體本身的重力勢能就越大，因此這類物體總是傾向于讓重心的位置更低一些。水面上的籃球很容易就可以讓它轉動，但扁平的小船即使在一定的風浪條件下也不會翻。煮湯圓或者水餃的時候，鍋里的開水咕嘟咕嘟沸騰，不斷地給湯圓或水餃提供隨機的力矩，只要它們的重心位置利于轉動，很容易就會翻個。

現在的問題就是，湯圓和水餃的重心位置究竟如何。讓我們看看湯圓和餃子的結構。如圖2-1所示，湯圓是一個球形結構，有著很高的對稱性。這使得湯圓在轉動的時候，重心沒有任何變化，一個很小的力矩就會讓它轉動起來。

餃子復雜的結構決定了它的物質分布不均勻，重心的位置也相對靠近有餡的一側。單個水餃在鍋里的時候，會自動選擇重心最低的位置。這樣，要讓水餃翻轉，勢必要提升餃子的重心，但那樣需要一個很大的力矩，即使轉上去了也是一個不穩定的狀態。并且水餃的形狀使得它轉動時需要排開一定的水，這就使得它在水中翻滾更加困難了。

尾聲：

湯圓在鍋里做著自由體操，餃子在沸騰的水里隨波逐流。今天是冬至，你猜在哪里？

怎么對付貼殼的雞蛋？01

引子：

平常的一天，再普通不過的一頓早餐，正剝開他人生中的第3000顆煮雞蛋。每天早晨的一顆煮雞蛋，并未讓他熟練掌握技巧，剝得還是坑坑洼洼，蛋白貼在蛋殼上。護膚品廣告里，如女主角皮膚般光滑的雞蛋到底是怎么剝出來的？

問：

為什么有時候煮熟的雞蛋會貼殼

(也就是蛋白貼在殼上，不好剝)？

From“游識猷”

曾經有一個蛋，擺在一個愛吃煮蛋的完美主義者面前。他十分珍惜，可是不管他如何小心翼翼地剝殼，剝出來的蛋還是坑坑洼洼猶如月球表面，世界上最痛苦的事莫過于此。完美主義者含淚仰天長嘆：為什么？這究竟是為什么哇！

萬事萬物都有解釋，“蛋白為什么老要黏在蛋殼上”這個問題自然也不例外。

讓我們先明確一點，到底什么樣的蛋難剝呢？是煮得不對，還是蛋不對呢？

我們可以首先排除蛋殼的顏色這個因素。1990年，Cherian等研究者已經證明白色殼與褐色殼的雞蛋在可剝性(peelability)上沒有顯著的統計學差異。

順便說一句，國外研究者普遍用兩條標準來衡量一枚雞蛋的可剝性：一是剝去全部殼所需花費的時間；二是剝出后的蛋外觀是否光滑完整。

圖2-2是一張雞蛋剖面圖，可見雞蛋從內到外的主要結構包括：蛋黃、蛋白、兩層蛋膜——內膜與外膜、蛋殼。

決定一個雞蛋好不好剝的最大關鍵在蛋清上。越新鮮的蛋越難剝。國外的美食雜志曾建議煮婦們，在冰箱里放了7～10日的蛋來做煮蛋最完美。隨著時間流逝，新鮮雞蛋的許多性狀都會逐漸改變，其中對剝蛋影響最大的當屬兩個——第一是蛋清的酸堿度，第二是蛋的內容物體積。

剛產下的新鮮雞蛋蛋清內蘊含有之前代謝產生的二氧化碳，因此蛋清略顯混濁，pH值約在7.6～7.9，屬于相對偏酸。而來到世間后，雞蛋就能通過多孔的蛋殼與外界交換空氣——吸入氧氣，放出二氧化碳——其實就是雞蛋在呼吸。而二氧化碳的散失則提高了蛋清的堿性，使得pH值上升。一般在３天后，雞蛋蛋清的pH值就上升到9.2附近。21天后則會上升到9.4，最高可以達到9.7。

早在1959年，一名叫Swanson的研究者就寫了一篇題為《新鮮煮蛋與殼經處理煮蛋二者剝殼問題之觀察》，里面十分精確地提出，只要蛋清的pH值低

于8.7則蛋殼難剝，高于此值時蛋殼好剝。他同時也提到，一般只要把新鮮雞蛋在15攝氏度下放置48小時，pH值即可升到8.7以上。如果特別著急，那么在密閉容器里用氨水蒸氣熏蛋10分鐘也能使蛋清迅速達到這個pH值。

在Swanson之后，1961年Meehan等人，1964年Reinke等人也研究了這個問題，得出的“易剝蛋清pH值”也大致都在就8.7～8.9。他們還在顯微鏡下觀察發現易剝蛋的雞蛋膜結構都顯得較為致密，難剝蛋的雞蛋膜則結構相對疏松。

怎么對付貼殼的雞蛋？02

此外，雞蛋在貯藏過程中也會通過多孔的蛋殼逐漸散失一部分水分。因此同樣大小的新鮮雞蛋總是比較重一點。當放在水里時，最新鮮的雞蛋都會下沉，而老雞蛋有時會懸浮起來。水分散失直接造成了雞蛋內容物體積變小，這就給蛋清與殼之間那個氣室擴展了空間，并且在內外膜間形成了微小的縫隙——這自然也有助于我們剝雞蛋。

綜上所述，假如我們用某種方法封閉蛋殼上的小孔使得二氧化碳和水分都難以散失，這就意味著較低的蛋清pH值以及較多的雞蛋內容物。換言之，我們可以人為地制造出一枚難剝的雞蛋。

還真有人做了這個實驗。1963年，Hard等人就用食用油以及硅潤滑油涂在雞蛋殼上，過了一段時間再去煮。他們證實了這種做法使得雞蛋變得難剝多了— —剝一個未經處理的蛋花費時大約是11秒，而剝一個曾經涂油的雞蛋則要花費21～22秒。

網上曾有人建議干脆以后超市開辟一個專區——“不那么新鮮的最適合做煮蛋絕不黏殼的雞蛋區”，不過連提議者自己也懷疑，這一區的雞蛋很可能最后會賣不出去。

既然直接買老雞蛋不是我們一般會做的選擇，那么當我們要煮新鮮雞蛋的時候該怎么辦呢？寫了《食物與烹飪：廚房中的科學與知識》(On Food and

Cooking: The Science and Lore of the Kitchen)的HaroldMcGee建議往水里加堿，原理和用氨水蒸氣熏蛋類似，都是迅速升高蛋清pH值從而讓蛋殼變得好剝。在他的書中記載著“半茶匙的蘇打粉(碳酸鈉)就可以讓煮雞蛋的水堿性增強(不過這樣煮出來會加重了雞蛋本身的硫磺味兒)”。1998年，臺灣大學畜產系的蘇郁鈞則在他的碩士論文《鹵蛋品質改進之研究》中也提到：“實驗結果顯示，鮮蛋

以3%氫氧化鈉水溶液浸泡17小時處理，可明顯提高蛋白pH值，使蛋水煮后易于剝殼，蛋白表面光滑完整。”

他倆建議加堿，而美國密西西比州立大學食品科技專業的教授JuanSilva倒是建議加酸，目的則是軟化雞蛋殼：“雞蛋殼主要成分是碳酸鈣……所以煮的時候在水里加點醋，你就會得到一個比較好剝的軟軟的殼?！?

還有一個廣為人知的方子：煮完蛋以后迅速把蛋撈出，投入冰水中冷卻。這方法的原理在于蛋清與蛋殼熱脹冷縮系數不同，后者相對而言變化更小些，因此雞蛋就會收縮得更快且更多，為我們留出足夠輕松剝出一枚光滑圓潤的雞蛋的縫隙。

尾聲：

如果這三個方子你都還嫌太麻煩，好吧，最后的大殺器在此。

陷入了深深的沉思：難道廣告里女主角貼在臉上的光滑煮雞蛋，都是不新鮮的么…

如何測量冰箱的容積？01

引子：

有一個很老的笑話：把一頭大象關進冰箱需要幾步？

答：三步，打開冰箱門，把大象放進去，關上冰箱門。

這個答案其實一點都不好笑，如果冰箱容積夠大，這樣真的可以把大象關進去。

可是到底需要多大的冰箱呢？

hbchendl發現家里兩個冰箱，新的冰箱是容積206升，舊冰箱是181升。兩個冰箱并排一放，嘿，粗細一樣，舊冰箱反而高出一頭來。為嘛容積小的冰箱反而個頭大一些呢？

論壇上很快就有答案了:“保溫材料比以前好了，不用那么厚了，所以內部容積就大了?！?

問：

有什么方法來測量冰箱的容積呢？

一、“敬重洗衣盆”的熱鬧答案

個人認為比較好的方法是利用計算機技術來幫助我們測量冰箱體積。十分幸運，華人科學家艾瑞克.陳(EricChen)發明了QuickTimeVR，即虛擬現實環境技術。簡單來說，就是拍一套360度的照片，然后用軟件把這組相片“粘貼”起來。我們就能夠在由此生成的虛擬環境中“遨游”了。該技術已經非常成熟，虛擬博物館和虛擬旅游使用的就是這項技術。

虛擬現實環境技術完全可以勝任測量冰箱體積工作。我們不妨實踐一下，但是準備工作是相當繁瑣的，我們繞開它吧。不如花點筆墨用來說點重要的。

1．利用PanoViewer軟件，也可以選用

QuickTimeVR軟件(這兩款軟件都很優秀)導入冰箱內部空間的360度相片。

2．通過軟件從相片中抽樣出離散圖像，組成基礎數據，這樣便完成了全景圖的構造。這樣一來，我們就可以利用其中數據，例如長、寬、高來進行體積計算了。

點評：利用照片虛擬重構，在“虛擬現實”里面測量體積。沒有細節，具體的可行性不好判斷，方法的誤差不好衡量。相片組合之后的“虛擬現實”可能存在較多誤差。

如何測量冰箱的容積？02

二、“xiaochen172”的熱鬧答案(一)

1．實驗原理

冰箱內部是典型的恒溫密閉容器(不恒溫也沒關系，以下實驗也能進行)。首先，設冰箱體積為V，其中充滿標準大氣壓下的空氣，空氣不流動，處于穩定狀態。設該空氣的干球溫度為T1，含濕量為d1。在該密閉空間內放入某種吸濕劑，該吸濕劑不能和其他空氣成分反應，吸濕后也不能產生其他化學反應(比

如用五氧化二磷顆粒，不能用氫氧化鈉之類的東西)。設吸濕過程充分完成(就是說吸收完全，吸濕劑全部用完)，此時含濕量為d2。含濕量的變化為Δd=d1-d2(Δd的單位應先換算為毫克/升)。干燥劑吸收水重量為m，單位為毫克。則冰箱容積為 m×Δd，單位為升。

2．實驗應測參數

(1)實驗開始前應測量冰箱內的干濕球溫度，實驗結束時測量該狀態下的干濕球溫度。

(2)干濕球溫度得到后，可以通過查表得到含濕量(沒有確切公式，只能查表)。

(3)干燥劑在實驗開始前稱重，結束后稱重。

3．儀器設備

(1)干濕球溫度計各一；

(2)分析天平一；

(3)干燥劑若干克。

4．實驗過程

將干濕球溫度計放入冰箱，穩定后記錄讀數；干燥劑應用蓋子密封稱重，記錄讀數。將干燥劑迅速放入冰箱，去掉蓋子，關好門。一天后，打開冰箱門，迅速將蓋子旋回干燥劑瓶，稱重。

同時記錄干濕球溫度，特別是濕球溫度，記錄應迅速準確。然后按實驗原理進行計算，得出數據。

5．減小實驗誤差的方法

(1)可以在冰箱內放置攝像頭，避免開關冰箱門帶來的誤差。通過攝像頭記錄讀數。

(2)開關干燥劑瓶應在冰箱內完成，可設計遙控開瓶器。

(3)實驗過程中一直讓冰箱斷電，穩定的又比較高的干球溫度有助于提高實驗精度。

(4)記得算上實驗裝置的體積。

點評：利用吸收空氣里面的濕度來測量體積，想法不錯。

可能存在的問題：冰箱密封性不一定好，干燥劑不一定能全部吸收水分，濕度計的測量不一定準確。關于濕度到底是按天氣預報還是按測量有點糾結。

如何測量冰箱的容積？03

三、“xiaochen172”的熱鬧答案(二)

我承認間接測量的方法太過復雜，而且變量多。那么，再提一個直接測量的方法。

首先介紹一下聚氨酯發泡劑：這是一種用于填充、密封的泡沫狀發泡劑。從罐子中噴出時，它是半流動狀態，可以黏附，充滿任何形狀的空間。然后，一段時間后，它會固化，成為有一定體積形狀的塑料泡沫。

實驗前，應當用保鮮膜將冰箱內表面鋪滿。然后，使勁噴發泡劑(特別要注意半流動狀態的發泡劑在高處可能往下流動，造成高處有空隙，所以應當多次噴注)，直到發泡劑完全充滿冰箱內部空間。最后門膽上的空隙可能較難填充，可以在罐子上接導管之類的細管填充。完全填充后，稍等幾個小時，確認泡沫已經固化。打開門，不管用什么方法，摳、挖、抓、咬，把泡沫弄出來。因為我們只關心泡沫的體積，所以哪怕你得到的是一堆泡沫碎屑，也可以。但是泡沫在一定范圍內有彈性，超過范圍就會被壓縮，影響精度，所以還是盡量取得整塊泡沫為好。鋪保鮮膜是為了防止泡沫粘在內壁上造成誤差。忽略保鮮膜體積(硬要測量也可以)，用排水法或者排任何液體法測出泡沫體積，就能得到冰箱的容積。

實驗的難點是：第一，保證發泡劑完全填充；第二，保證取出泡沫的時候不過度擠壓泡沫，可能用刀小心切塊后取出，比較能保證精度。

其實，冰箱后面的隔熱層里全是發泡劑。廠家造冰箱時就是預留小孔，然后往里面打發泡劑，讓發泡劑充滿整個預設的隔熱區。

點評：利用發泡劑來制取冰箱內部體積的模型，再測量體積。這是一種比較可行的方法，相當于得到冰箱內部的實體模型，然后可以通過直接測量體積，也可以先測質量和密度再B 得到體積。只不過，這種“聚氨酯發泡劑”需要水分才能夠固化，一般用作黏合劑，可能得到泡沫的過程不能像描述得那么容易。

四、“環保”的熱鬧答案

把一種細長的蠟燭(比如生日蛋糕上的)放到密封的冰箱里燃燒，測量燃燒后的殘余長度(一根不夠可以多加幾根)。并把其和一個已知體積的比如用保鮮膜(或燒烤用的鋁膜)封好的水桶里燃燒所耗的蠟燭長度作比較，就可以得到冰箱的內體積(容量)了。(對于風冷的冰箱可以把進出風口用不干膠封好再測量，這樣就可以減少那部分的誤差)。

水桶的體積可以用稱重法來確定(水在標準狀態下1千克為1升)。

這個方法的理論基礎是，密閉環境里同一種蠟燭燃燒到自然熄滅所耗的量(可以用長度來量度——假定它是均勻的)與它所處的環境的空氣體積成正比。

較細的蠟燭可以有比較高的長度測量精度(用比較精度高的重量計也可以)，同時它較慢的燃燒速度能比較均勻地耗去冰箱里的氧氣，從而降低誤差。

點評：蠟燭燃燒時火苗上方最好用一層金屬的東西相隔，避免局部過熱損壞冰箱。

如何測量冰箱的容積？04

五、網友“d4rkblue”的熱鬧答案

要測量冰箱容積，首先應該是在不損壞冰箱的情況下(測完我家的冰箱我還要用呢)，其次是要易操作和低碳環保。下面是我的答案及步驟：

1．準備一個大號的氣球，吹起來直徑超過1米的那種，甚至可以是氣象局用的那種氣象氣球。實在沒有的，薄一些的密封口袋也可以，但是一定得能填充滿冰箱內部的空間。

2．把冰箱里的隔板架子等多余的部件全部拆下來，然后把氣球放進冰箱，關上門再給氣球充氣。(別問我密封的冰箱怎么往里面的氣球充氣，找一根輸液

用的管子插進去，從冰箱里的排水口串進去都是可以的。這是個小問題，總會有辦法的。)

關于為什么我選擇充氣來測冰箱容積，因為如果用水的話估計冰箱也差不多可以報銷了，而且我想不出來用水的話如何保證冰箱的內部全部被水填充滿。氣體可以完全擴充到冰箱內部的空間，這個也是為什么選擇氣球和塑料袋需要薄一些的原因。

3．當不能再充時(把握充氣尺度，別把氣球給搞破了)，密封好氣球，測量里面氣體的容積既可。氣體體積測量方法不再闡述，氣體狀態方程就可以很好地解決問題。

這個方法應該可以比較精確地測出冰箱容積，比起裝水的方法可行性會高一些，而且不會損壞冰箱。

點評：用氣球的話，冰箱的邊角的地方不能保證完全密合，而且，這要求冰箱四面透風才行，建議在冰箱的多個面上鉆上小孔。當然，這樣還是損壞冰箱了。

六、網友“ljljdbd”的熱鬧答案 (此篇得到了fujia的推薦)

想要知道冰箱有多大？最簡單的方法就是閱讀冰箱的說明書，工廠的測試條件要比你家里好上無數倍。假如你無法相信你的供貨商，那么你也可以自己來動手測量一下：

方法一：假設冰箱內部為長方體，用尺子量出冰箱內壁的長、寬和深，三個數據相乘。

方法二：把冰箱放倒，密封邊緣，用各種流體(水、油、沙子等)灌滿冰箱，然后倒出測量裝載量。

這樣你就可以得到一個數值，看起來和廠家給你的也相差不到哪里去，但是你想過沒有，這就是你想要的嗎？至少對于我來說——不是！

和買房子一樣，買冰箱不但要考慮“建筑容積”，更要考慮“使用容積”，冰箱里有一些容積是不可以使用的：冰箱隔板、抽拉盒、雞蛋托盤、溫控、除臭裝

置，除了這些，在放置東西的時候，不可避免的，食物、飲料之間會有無法利用的空隙，這都是“非使用容積”。

去掉這些地方，你的冰箱還有多大呢？有時候你可能會遇到這樣的問題，你冰箱里有個空間能放得下一層罐裝啤酒，還有不少的空隙，可就是再也不能多放下一罐了，這時候，那些空隙就是“無用的空間”。所以，合理科學的冰箱容積描述絕不能簡單地用“升”來描述，而應該有一整套科學的系統。

我們可以構建如下一個系統來科學描述冰箱的裝載能力：

1．規則長方體容納力，比如以盒裝果汁為單位，該數據接近容積極限值。

2．規則柱狀物容納力，比如以罐裝啤酒為單位。

3．單個不規則物體容納力，比如能放得下的最大西瓜的重量。

4．綜合容納力，選擇多種物品，組合容納，設定計算系數。

由此，我們可以建議冰箱廠家以后再生產冰箱，給消費者提供絕對容積以外，還應該提供一個容納系數，以體現冰箱設計的合理度，或者開發一些有容納偏好的冰箱，以供不同需求的消費者選購。

點評：有點文不對題的感覺。要求測量冰箱的實際容積，而不是設立一個新的衡量裝載能力的標準。但是，創意不錯！

如何測量冰箱的容積？05

七、網友“chenyu”的熱鬧答案

其實我覺得一次性測量免不了會很麻煩(比如填乒乓球、燒蠟燭……)。

為什么不考慮測很多次呢？這里我們使用的算是統計學的

方法：

方案：

1．先把冰箱關上一段時間，保證冰箱內空氣溫度與室溫一致(這里假設室溫不變，也可以找室溫相同的時候)。把冰箱制冷到一定等級(冰箱上都可以調設)等到冰箱待機(冰箱也是像空調一樣間歇制冷的)就可以了，我們設用電量為P0和溫度為T，至于用電量與容積關系什么的不用管。

2．關上冰箱等冰箱溫度回到室溫，在冰箱里加入200mL的室溫的水(其實任意量都可以，方便加就是了)，其實加一定體積的金屬也可以(有的話)，把冰箱制冷到一定等級，測用電量P1。

3．關上冰箱等冰箱溫度回到室溫，在冰箱里加入300mL的室溫的水，把冰箱制冷到一定等級，測用電量P2；

4．關上冰箱等冰箱溫度回到室溫，在冰箱里加入400mL的室溫的水，把冰箱制冷到一定等級，測用電量P3；

5．關上冰箱等冰箱溫度回到室溫，在冰箱里加入500mL的室溫的水，把冰箱制冷到一定等級，測用電量P4……

其實越多次越好，但基本上四五次是要有的。

于是我們得到兩組數據，一組是用電量P0、P1、P2、P3……

一組是水的體積；我們把P1-P0、P2-P0、P3-P0……等看成一組(排除冰箱的其他耗電)，水的體積為另外一組。

由于Q=mC(T2-T1)(Q指消耗能，m指質量，C指比熱容)所以耗能和溫度變化是呈線形的，由于溫度變化不好控制，這里通過加水來控制比熱容的變化，但仍然呈線性關系。因為現在溫度恒定了，變化的只有水和空氣的平均比熱容，即

Q=(mC)*T；m

C=m1C1+m2C2。其中

m1、m2是空氣和水的質量，

C1、 C2是它們的比熱容。

至于電冰箱耗電量差(P1-P0)與Q的關系，基本上是線性的，因為冰箱靠的是氟利昂的氣化與液化，而氟利昂的體積是相同的，故向外釋放的能量和向里是正比關系的(一般情況下是相等的，這里只要兩邊是正比就可以了)。而我們考慮的耗電量差，基本上已近抵消掉了多余的耗電。這里假設比例為K，即

P-P0

=KQ-kQ0

=Km2C2T+Km1C1T。

這里可以用線性回歸(只要有兩組數據就可以很容易的回歸)。可以用線性回歸的公式，也可以直接用Excel輸入兩組數據畫圖然后點情節趨勢線(PlotTrendline)。

然后我們得出來趨勢線的方程，P-P0 =Km1C1T+KTC2m2，其中P和m2是變量。

而通過方程畫出來線以后，我們得出的了常數項m1C1T和截距C2T，因為比熱容都已知，所以冰箱中空氣質量m1就出來啦。知道冰箱內空氣的質量，則其體積自然就出來了。(因為冰箱里一開始就是常溫下的空氣，冰箱密封性也不錯)不足：冰箱的泄漏問題，其實前面很多方案和我一樣，應該都有遇到這樣的問題。

點評：基本的想法，在于從室溫開始降溫，冰箱和冰箱里面的一定體積的水到某一個低溫，然后看耗電量和體積的關系來推斷冰箱里面空氣的體積。但是實際上，這種做法的誤差可能非常大。即使考慮耗電量的差值，冰箱總是有一個效率的問題，這個制冷效率也還要看過程中的降溫速度如何等。在實際操作中，這個因素可能難以扣除。