加在早餐牛奶中的燕麥一類谷物的浮渣容易聚集黏結在碗邊,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。用一個簡單的實驗就可以證明這一點。
需要準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,直至水面因為表面張力在杯口形成一個向上略微鼓起的凸面。這時,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。你會看到,在沒有加滿水的杯子里,浮在水面上的小圓片會很快滑向杯子的側壁,并保持在那里不動。但是浮在第二只杯子鼓出水面上的小圓片,則會大致保持在中心位置不動。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,水面也會向上彎曲與其邊緣接觸。在這種場合,表面張力將按照聚苯乙烯圓片邊緣與水接觸的角度,在接觸點對小圓片施加一個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,圓片每一側受到的這種拉力都會被相反一側所受到的拉力平衡掉,因為在小圓片邊緣的所有點,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,那么,在距離杯子側壁較近的一側,由于水面在杯壁向上彎曲,結果,水面在與小圓片接觸點處向上彎曲的程度就會變小。在這種情況下,作用在圓片這一側的將圓片拉向杯壁的拉力將會增大,結果就出現(xiàn)了一個將圓片拉向杯壁的凈作用力。
這種效應也可以解釋你碗中漂浮在牛奶表面的谷物碎渣成團聚集在碗邊的現(xiàn)象。在池塘和湖面上的樹葉和細枝也有聚集在岸邊的現(xiàn)象,道理與此相同。
湖面上的樹葉和細枝聚集在岸邊的現(xiàn)象,應該主要是風吹動的結果?!g者
說不定這是谷物碎渣的一種御敵戰(zhàn)術呢!它們像草原上的野牛那樣聚集成群,可以防止被掠食動物(你)分別一個一個吃掉。當然,也可能是抵御牛奶的表面張力。
事實是,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共同的質量中心的能力。這種能力被稱為“谷物具有的共同意識”。
研究表明,如果把許多人投進一個巨大的牛奶碗里,他們會毫無這種聚群抱團的意識。原來,人類還不如一顆谷物籽粒。