简介
水是我们身边再常见不过的存在,却鲜有人真正了解。英国探险家特里斯坦·古利醉心于研究各种与水有关的迹象,在《水的密码》中,他总结自己“行走江湖”的经验,整理多年自然观察心得,从厨房台面上溅落的水滴,到海洋中令人称奇的罕见现象,哪怕在家门口的池塘里也能看到浩瀚太平洋上奔腾的涌浪。奇闻趣事的背后隐含着不为人知的读水技艺,引领我们探寻与水有关的科学谜题。
作者介绍
特里斯坦·古利(Tristan Gooley)
英国作家、航海家、探险家,英国皇家航海学会和皇家地理学会会员。他曾带领团队在地球五大洲展开探险活动,在世界上最偏远的地区与鲜为人知的神秘土著共处,其旅行、教学和写作经历成功引领了自然导航的复兴。他的作品《徒步者野外指南》获 英国广播公司(BBC)《乡村档案》年度好书奖,另著有《自然探索者》《自然导航》等多部自然观察类图书。
部分摘录:
与先前许多伟大的探险家一样,我们的旅程起始于厨房。
当我们看向水面,我们怀有的为数不多的一个期待是,水应该是平的,然而水面绝少平坦。仔细观察一杯水,你会发现杯中的水面并不完全平坦,它在边缘处略微向上弯曲——这是它的“弯月面”(meniscus)。这个弯月面的形成是因为水受到了玻璃的吸引,它被拉向杯壁,依附在边沿上。水与玻璃杯之间的吸引力使得本应平坦的水面像一个有一点点边缘的碗。
注意这一点又有何用?只关注这一点,可能没什么用。但与其他几个因素联系在一起,它便能帮助我们理解河水何以会泛滥。
水会受到玻璃的吸引,这是水的一个特性。有些液体,比如唯一的液体金属——水银,会受到玻璃的排斥,因而它的表面会像倒扣的碗,叫作“凸月面”(convex meniscus)。大部分液体与其他物质之间都会产生吸引力或排斥力。液体内部也有微弱的吸引力。若非如此,它们便会散开,成为气体。水会吸引水。
正如我们的物理老师为我们反复讲述的那样,水分子由两个氢原子和一个氧原子紧密结合而成。但老师——至少我的老师——没有教我们的是,一个水分子中的氢原子还会受到其邻近水分子中的氢原子的吸引。这使得水分子之间互相依附。为了帮助理解这一点,可以设想两个在羊毛衫上摩擦过的气球会因静电轻轻地黏附在一起。水分子间相互吸引的原理类似于此,不过它是在微观层面上。
想要展现水的这种“黏性”(stickness)很简单。接一杯水,在一个平坦光滑的防水面(比如厨房的操作台)上倒上几滴。现在弯下身,直到自己的视线与液滴平行。你是否看到水自发地形成一些微微凸起的小水塘?在完全平坦且全部流下台面之前,它们并不会凹下去(假如倒得够多,有一些会流下去,但还有一些会留在台上)。现在台上留下了一些向上凸起的小水塘,而不是完全变得平坦且全部流走。
之所以会这样,是因为水会受到相邻的水的吸引,这种黏性或张力强大到能对抗重力。重力企图将水向下拉,使它变得平坦且流到地板上,然而水的张力阻止了这一过程。有人打翻水杯时,我们更常拿起抹布而不是拖把,其中就有这个原因。留在桌面上的水将其他水拉了回来,阻止它们全部流到地板上。
挑距离较近、面积大一点儿的两摊水。将手指插入其中一摊并往另一摊的方向引去,再松开手,也不会发生什么,水顶多面积大了一些,但也仅此而已。注意观察水是如何又向后缩回了一点,因为你用手指拉动的水被留在后面的水吸引,从而被轻轻拉了回去。(倘若在不同的表面上做此实验,你会注意到向后缩的水的体积和速度会因表面的不同而有所区别,这是因为不同的表面对水的吸引力也不同。)但是当你用手指将水引向更远处,直到两摊水刚好彼此触碰时,观察一下会发生什么。水不再被其留在后面的水拉回去了。相反,它现在被自己的新朋友吸引——两摊水融为一体,因水的黏性而紧紧依附在一起。
在完成一次这样的实验之后,我拿起抹布清理桌上的这些小水塘,这时水做了一件我此前从未注意到的事,但事实上它每次都会这么做。抹布吸了很多水,这是它的本职工作,然而留下的水却被“熨”成了一层薄薄的平坦的水面。不过这层水的平和薄只会维持一秒,随后水明显将自己拉在一起,又形成了上百个小小的水塘。这些细小的水塘通常彼此相连,使得这片湿水区看上去斑斑驳驳。试一试,你就会明白我的意思。