怎麽在水麵行走?
沼澤多令人恐懼啊。當我還是個孩子的時候,我的父母帶我去了沼澤地,這讓我非常不安。我特別害怕自己會被困在流沙裏,身體一點點地被吞噬,自己無能為力。我想大概是我看過太多的“泰山”係列的電影了。不過從那時起,我便對流體世界很感興趣,因為有些流體是非常罕見的存在。有些流動得很緩慢;有些流體在你擊打它們的時候會變得僵硬;在有些流體上,你甚至可以行走。
流體是一種在分子間隻有微弱引力的物質,可以在沒有任何外力(阻力或是試圖恢複其原始形態的力)的情況下改變形狀。人們常說流體是以容器的形式存在的,比如說,你把水倒進杯子裏,那流體就擁有了杯子的形狀;你把水倒進瓶子裏,流體就是瓶子的形狀。我們日常生活中最常見的流體是水,沒有水,生命本身就不可能存在(畢竟人體的70%都是水)。
我們往往用黏度來描述流體的特征。黏度指在外力作用下,流體對流動所表現的阻力。比如說,水的黏性很小,當我們把水從水壺裏倒到杯中時,在重力的作用下,水會很順利地流下來。相反,當我們把蜂蜜從罐子裏倒在吐司上時,它流動得很慢,也就是說,蜂蜜是一種非常黏稠的**,而從罐子到勺子之間的涓涓細流很難被切斷。黏度取決於分子間的相互吸引力,吸引力越強,流體的黏性越大。我們也可以討論黏度近乎零的流體,也就是所謂的超流體,但我們在日常生活中很難看到它們,因為超流體的必需條件為溫度接近於絕對零度(幾乎所有的元素都會在絕對零度時凍結,但是你可以得到超液態氦,它有著驚人的特性,比如說順著容器壁向上逃逸之類的)。
基本上,我們可以區分牛頓流體和非牛頓流體,前者的黏度是恒定的,如水、葡萄酒或汽油,而後者的黏度隨溫度及剪應力的變化而變化,如凝膠、血液或者植物樹脂,當這些流體被留在容器中時會保持流動,一旦被外力壓縮,則會變成固體。事實上,非牛頓流體最好用它在流變學[ 流變學:連續介質力學的一個分支,專門研究物體的變形與流動。