再冷门的问题也有最热闹的答案

2024年2月22日发(作者：高中语文摘抄)

再冷门的问题也有最热闹的答案

前文

序一01

Fujia

科学松鼠会的Dr .You栏目终于可以结集出版了。这本小书与以往的几本作者合集不同，它的内容贡献方很大一部分来自分散于世界各地的科学松鼠会的许多热心读者。大家合力打造了一位问不倒先生Dr. You，擅长处理各种不按常理出牌的疑难问题。比如，“字为什么变陌生了？”“咬过的茶叶为什么会下沉？”“为什么沐浴露会堆积旋转？”……在这本小书里都将给出回答。

欲了解这本书，还是得先从Dr .You栏目的规则着手，让我来介绍一下：首先，松鼠(科学松鼠会成员)们每期发出“问题通缉令”，号召读者们踊跃在论坛、豆瓣小组等地发问并积极讨论， Dr. You的出题编辑选择其中那些有趣的题目，交给十余位松鼠所组成的“出题小组”投票决定。定下来的题目在科学松鼠会网站或微博上公布，邀请读者们来投稿回答。两周后，流程编辑将收集到的回答交给由三位松鼠组成的“科学编辑小组”，由他们选出优秀答案。选中的答案又会被送到一位或几位相应专业的松鼠手中，进行严谨的科学评审，分析答案中科学细节的正误，并进行修正与点评。一番“修理”后，“科学正确”的回答再送回到科学松鼠会的文字编辑手中，进行最后的文字打磨。如果该期并没有合适的最佳答案，负责整个过程的安排和推进的流程编辑还会找相关专业的松鼠约稿，遍查并讨论文献，写“号外”答案。

这样冗长复杂的流程有时确实让人头疼，每一期问题所牵扯的工作人员多达15～20人。科学评委中包括世界各大顶级高校与研究所的物理、化学、生物、医学、工程等专业的博士生与科研人员，而文字编辑则有在《新京报》、《新发现》等国内优秀媒体的科普版面或科普杂志供职的优秀专业编辑。由于他们遍布世界各地，上述流程完全通过互联网利用电子邮件与即时通讯工具往来所完成，其冗繁琐碎且因信息流通不便所带来的工作困难自不待言。而所有20多位工作人员皆为志愿者，需放弃自己的休息娱乐或者写稿补贴家用的时间，来为这个栏目作出大量贡献，有时也难以支撑。而最后所得的工作结果，不过一

篇千字不到的短文，兴许质量难以与大家们抗衡，点击量更不如娱乐网站一篇“本周星座运势”。仔细想想，未免感慨，不知道可有其他哪家网站会做这种性价比极其不相称的买卖？

但我们毕竟已经矢志不渝地在做着了。较之四平八稳的科普文章，问答栏目有其特殊的优势。一个好的问题会使读者想：“咦，我之前怎么没想过这个问题？”“对哦，到底是为什么？”这便可以很大地引发读者兴趣，继续深入阅读对问题的解答。而一个好的解答，则应具备优秀科普文章的特质，既能深入浅出剖析问题，又能保持科学严谨求真的态度，更兼文字灵动活泼，给予读者启发并激发其思考。然则短文难写，由于失去了科普文章惯用的“讲故事吸引读者”的手法，这类问答栏目的解 答往往只允许有摆出道理的篇幅，易陷入简单枯燥面目可憎的境地，而倘若一味追求语言生动、思维活泼的话，则往往容易在阐述科学事实时产生谬误。

序一02

类似Dr .You这种科学问答早已有之。在国内影响力最大的，也许是苏联科普作家米.伊林所著的《十万个为什么》。它以新奇古怪的问题与可爱幽默的回答，整整影响了一代人。后来图书市场上跟风之作甚多，但大多以“百科知识”类为主，失去了问答栏目所应有的灵气。近些年，英国《新科学家》(New

Scientist)杂志“最后的话”(LastWord)专栏广受欢迎，至今已有好几本书结集出版，曾经高居图书销售榜首。它在形式上对Dr. You栏目影响甚多，一举开创由读者来回答这些稀奇古怪的问题的先例。由于读者背景与思维方式迥异，往往可以从多学科多角度阐释问题，擦出令人眼前一亮的思维火花，读来趣味盎然。但由于缺乏对答案的科学筛选，看似头头是道的推论，也许并未得到实验上的证实，甚至可能早已被实验推翻，其中个别难免有误导读者之嫌。

栏目追随了这条开创性的思路，开放题目邀请读者来参与，追求与读者的互动。我们的真正目的在于，希望通过这种形式激发读者的热情，提高他们的探索兴趣。科学方法与逻辑能力可以通过科研职业培训而获得，但思考与想象的能力则可能在“遍读圣贤书”后逐渐枯萎。在每一个非常规的问题面前，如果读者可以身体力行去想想“为什么……”“怎么回事……”“会不会是……”，然后提笔(打开电脑)记录下自己灵感闪动的火 花，送给Dr. You与众人分享，这远比直接提供一个“科学正确”的教学答案要来得意义重大。事实上，在每一次的问题里，我们都能在许多答案中，发现不同寻常且异彩纷呈的解答。当我

们在互联网站的海洋里看到，世界各地，那些刚对科学产生兴趣的中学生，那些努力学习科学的大学生，那些远离科学职业的城市白领们……都愿意汇集到这一个小小的网页里，思考、讨论、寻求

证据、实验求解“为什么鸡鸭走路会点头”这一类的问题，相信谁也不忍扼杀这难得的好奇心苗子。

然而，好奇心并不是攀登科学高峰的唯一武器。在科学探索中，“假想－实验验证－理论解释”的步骤缺一不可。好奇心与灵感对于“假想”步骤意义重大，但在天马行空的头脑风暴之后，更需要艰苦的实验以验证假想，并总结出解释现象的理论，放诸其他实验以继续验证。好在我们可以站在巨人的肩膀上，通过查询前人工作而得到一个靠近真相的答案。于是Dr. You的科学编辑与评委们兢兢业业，力求为读者投稿的科学细节把关，告诉大家哪些猜想已被实验否决，哪一些仅仅只是理论推论，哪一些角度并不符合科学常规。有时候读者提出一些看似刁钻古怪的问题，科学家却早已对此有了长期的探索工作与详细的文献记录。我们将这个过程详细反映出来告诉读者，让大家知道科学家如何处理自己的灵感火花与好奇心，希冀以此鼓励并指导大家利用自己的思考能力。这便是本书中所收录的洋洋洒洒四篇Dr . You号外。

学而不思则罔，思而不学则殆。Dr. You栏目全体工作人员战 战兢兢、如履薄冰地在这两者间走钢丝，试图让读者得到双边的完整平衡。案牍劳神，兴师动众，杂事繁多，便是我们所承担的工作成本。即便如此，鉴于队伍的规模与人力物力，本小书难免还会有错漏。我们诚恳希望，读者们可以踊跃指出问题，来科学松鼠会的网站参与我们热火朝天的讨论。Dr. You与读者互动、共同追求科学真相的步伐远未停止，也没有停止的那一天。

最后，奉上项目组的人员名单，感谢你们和我一起出题做题的每一天。

序二01

小庄

2009年初，杭州，似乎是某天傍晚，我们在浙江大学某个校区的礼堂里做完《当彩色的声音尝起来是甜的》的新书发布会，一行人出门找饭。我对正好走在旁边的姬十三说：“你在我们杂志上的那些问答，要不要出个书啊啥的？”

他呆了一会儿回答道：“字数不够吧？”“没事，还有我回答的部分，一起整。”“嗯，再说吧，我觉得它们都不够好。”

彼时我还在《新发现》杂志供职，负责中文部分的组稿，和这位同学约一个叫做“解惑”的专栏已经长达两年之久。栏目最初的想法是他提给我的，以回答读者来信的方式来阐述解释一些科学问题。举几个例子，就像“人为啥没法给自己挠痒痒”“有的狗狗为什么喜欢吃自己的便便”“长大了怎么就觉得时间过得特别快”之类，一听觉得挺好，就着手开始弄了。然后我的美编提出，这个栏目一般是放在每期末尾，必须是奇数页的版面，要么一页，要么三页。我想了想，前者太少，后者有点多，考虑半天，遂决定每期由他来回答三个问题，我来回答两个问题，这样便可“拼凑”出三页。

那两年里，我们各自回答过的不少问题，因为太萌太有爱，到很久以后还被人怀念，在今日看来，它们也还是有某种价值的。但2009年初的那个傍晚，十三给我的回答却导致了一个严重后果，就是它们基本上没有可能在一本“书”上统一呈现了——当时不做， 过期不候。因为科学问题的研究往往是阶段性的。我们以一己之力去对一个发问做出解答，通过查阅近前以及过往的文献来找到对应，然后在较短篇幅里择其一二呈现，如此得到的答案已有片面之嫌，而且很快会被新的研究结论所覆盖。

“解惑”栏目后来被所接手，也正是出于以上原因，的好处，就是纠集一帮人的力量，来对问题作出更全面更系统的解读。俗话说“众人抬柴火焰高”，不管你信不信，反正我是信了——“解惑”自从和科学松鼠会的这个线上活动合作以后，蛋疼程度提升了好几条水平线，更欢乐，读者也更爱看。

始作俑者姬十三得以卸下重担，专心去操持科学松鼠会的群博网站，从此以后，他只能和那些跑来对他说“十三叔，你继续回答问题吧，你的问答很好看啊”的年轻人们说“不要怀念哥，哥只是个传说”了。

序二02

而我虽然很快就在2009年年中来到北京，也献身于群博，但仍然作为特约编辑继续捯饬“解惑”，直到某天再也不堪其累，才将它交给了其他人。这个栏目至今仍在《新发现》延续，但采取了针对提问每期选出一名松鼠来做答的方式进行，类似于每期都是“号外”。其间缘由，不再赘述。

迅速推进到2011年，就是一年前，当我做出把结集成书的决定时，突然有了一种快意恩仇的感觉——无论如何，和它们做个了结的时候到了。

在早些时期，我们另一个新生代的问答产品“果壳问答”

（/ask）已经在果壳网上线。果壳网是我们决心以互联网垂直社区的方向去搭建的新平台，而在2010年年初筹划之时，问答产品就已经在蓝图框架内了，用更完善的功能形态和互动方式去促成问题的提出和答案的生成，无疑，是对“求解惑”最好的交代。那几个月里，十三天天给整个策划团队念叨“我好想问”，听上去真是既呆萌又真诚，嗯，这家伙，好歹一直没有忘了那些给他来信的人。

记得初衷，继往开来。当我异常苦逼地推进这本书，从问题的遴选、答案的遴选、插画的遴选、版式的遴选、封面的遴选一路走来，“果壳问答”也历经了数次改版，改进了投票等各种功能，渐趋成熟。

过程中还发生了无数蹊跷之事，包括插画师光诸被抓到果壳办公室里干活，某日被我的小狗宝贝儿不客气地咬了一口这种……书名一易再易，编辑组提议过直接以其中的某个问题如“鸡鸭走路为什么会点头？”为名，也曾有可能被叫做“冷啊……”，而今看来，最后敲定为“再冷门的问题也有最热闹的答案”才是富有前瞻性的，因为下一本会被叫做“再热闹的问题也有最冷门的答案”，它将来自“果壳问答”。

A ROOM

挤出来的沐浴露为何打圈圈？01

引子：

在Dr. Who [Dr. Who是D u栏目搜集来的问题发问者]的生活中，肥皂已经越来越少地出现了。取而代之的是洗手液、洗面奶、洗发水、护发素、沐浴露……各种瓶瓶罐罐。而这些清洁用品，不管是倒出来、挤出来，还是压出来，都有一个共同的特征，那就是：打圈圈。

问：

为什么倒沐浴露之类的黏稠液体时，原本垂直下落的“液体柱”会出现“旋转堆积”的现象？(科学松鼠会论坛 乌子虚 书中出现的此类人名皆为科学松鼠会成员或热心读者的网络ID。])

“Ziplb”的热闹答案

其实这是一种低雷诺数流动的典型现象，雷诺数即流体惯性力与黏性力之比，雷诺数越小，流体中黏性力的作用也就越大。在倒洗发水等高黏性的流体时，由于黏性力的作用，每部分流体微团都会受到相邻流体微团的“拉扯”与“牵制”作用，在靠近地面堆积时，自然也会受到已堆积流体的“拉扯”作用，而惯性力无法抵消这种黏性力的作用，“拉扯”的合力形成了“旋转堆积”的现象。这样就容易理解，倒水的时候不会出现这种现象了，因为此时为高雷诺数流动，流体惯性力的作用大于黏性力的作用，足够抵消已到达地面流体的“拉扯”，故流体流下时沿惯性力的方向垂直下落。

用水、米汤、菜油、洗发水、牙膏、沥青依次倒来看看，你会看到“旋转堆积”从无到有的渐变。当然，前提是征求了你老妈的同意。

当Dr. Who的朋友乌子虚提出这个问题的时候，也许谁都没有意识到松鼠和他们的朋友们将经历一次有趣的穿越之旅。问题被公布之后，散布在世界各地的松鼠们都出动了：有的将库存的蜂蜜缓缓倒向餐碟；有的躲进洗手间将洗发水挤向洗手池；有的借口要做炸全鸡，把油瓶里剩下的食用油全倒进了锅里；还有人低下头，让唾沫拉出一条长长的轨迹……八爪鱼最先公布了自己的伟大发现，在把剩下的香波都倒进了洗手池之后，他观察到了五次方向相同的螺旋堆积。在科学松鼠会的聊天群里，他兴奋地告诉大家，这个现象首先是肯定存在的，并且能排除人为的因素，同时向其他的松鼠求证各自的螺旋堆积是不是也有方向性。当时Robot正在南半球的某图书馆学习，看到八爪鱼的实验结果，放下书冲进洗手间，一次又一次挤压洗手液，观察其下落过程中的形态以及方向。很快，图书馆的保安注意到了这只形迹可疑的松鼠……很快，Robot下线了，过了很长很长时间，Robot又上线了，她告诉大家，经过自己在家反复实验，证实香波的确能形成螺旋堆积，但是没有方向性。我们问她为什么刚才还在图书馆，现在变成在家，她支支吾吾地说：“洗一个香波澡，是南半球最舒服的事情。”我们愤愤不平地讨伐起了Robot所在学校图书馆的保安，此时瘦驼却不声不响发来了他拍摄到的漂亮螺旋堆积，Fwjmath随后给大家提供了一段清晰的视频。八爪鱼看了看瘦驼的图片，看了看Fwjmath的视频，最后看着自己

拍的图片，缓缓吟道：“禅心似月迥无尘啊……”与此同时，热情的网友们纷纷发来了自己对这种现象的观察以及解释，观点不尽相同，但，那个星期里，咱们国家的香波消耗的确达到了一个历史高峰。

我们为拉动内需作出了重要的贡献！

挤出来的沐浴露为何打圈圈？02

From“八爪鱼”

这个世界，有时候就像是堆积的香波，旋转往复。50多年前，有两个和乌子虚同学一样对科学和生活都充满着热情的美国人，和R. Woodcock，他们也注意到生活中这个有趣的现象，并且第一次针对这种现象进行了细致的观察和分析，以此撰写了一篇论文。当我看到发表于1958年的这篇论文时，不禁会心一笑。他们没有什么高级的仪器，也没有作复杂的数学分析，只使用简单的摄影工具，用大头针对螺旋的尺寸进行比较分析……

从那时起，这种现象有了自己的名字：Rope Coiling Effect，中文译做“卷绳效应”。在那之后，越来越多、越来越专业的学者，投入到这种卷绳效应的研究中去。研究者孜孜不倦地探索这种现象的成因，黏稠度、高度、直径、重力、气流、媒质……各种能产生影响的因素陆续得以确定。

在我们日常生活中，经常能观察到流淌的液体。打开洗碗池的水龙头，自来水流出后会撞击池子底部，迅速铺散成一个平面。但如果流出的是香波之类的液体，情况却会有些不同。

图1-1描述的是流体流到平面上铺散的情形。像水这种黏度很小的液休，因为水分子之间吸引力很小，铺散过程非常迅速。但是比水黏稠许多的液体，分子之间吸引力较大，铺散的过程就会慢一些。这导致液体还来不及向四周流溢，新的液体柱又流了下来。这样就会有一部分液体图 1-1堆积在一起，形成一个类似圆柱的结构。

很明显，这个液体的圆柱结构不是静态的：虽然底层以及最外层的液体会不断流失，看起来像是坍塌一样，但上方不断有新的液体流下来补充，于是圆柱形的累积液柱在动态中得以保持。液体圆柱内部分子之间的引力，对抗圆柱本身的重力以及惯性，如果两者之间的力能保持平衡，液体圆柱的形态就会出现

表观上的平稳。所以当我们开始向手上倾倒香波的时候，它呈现出静静流淌的样子。不过当我们将香波瓶子提高点，让香波从更高处流出，情况就有了变化。整个液流的长度增加，由于重力加速度，越到下方，液体的直径越小，速度越大。

显然，这时，中心的圆柱受到来自重力以及惯性的压力在增加，而圆柱的直径在减小。一旦圆柱的分子间引力不足以平衡重力及惯性，这根柱子就会坍塌。一根不堪重负的柱子，会怎样？两端所受到的压力，将使得这根柱子产生形变，同时，内部分子之间的距离变短。在垂直方向上，分子之间因为距离缩短，表现为相互抗拒，并积蓄势能。如果这根柱子内部的分子，是完全一样的，那么柱子的任意水平切面上，所有的分子受力情况都相同，这根柱子就会出现压缩变形(crushing)。此外还会有什么情况呢？肯定有同学玩过叠木块，在这个游戏中，两个玩家依次从木塔中部取出一个木块，最后谁抽木块时导致木塔的倒塌，谁就是输家。我举这个例子是为了说明，整个木塔的重心，保持在中心纵轴上，在某水平切面上，如果和中心纵轴等距离的某处的受力与其他对称位置的受力相比，出现足够大的差异，木塔的重心偏离中心纵轴，木塔就会倒塌。刚性材料受力过程中发生的折弯(buckling)，和这种现象有共通之处。

挤出来的沐浴露为何打圈圈？03

为什么柱子受力会发生压缩，而一根杆子却会“弯下了腰”呢？这是因为如果杆内部物质分布足够均匀，使得内部力的分布足够均衡，材料本身的形态也对称，则只会发生压缩，不会发生折弯。但自然界的物质，几乎没有完全均质的。

折弯也并不必然会发生，只有当材料的长度和直径之比达到某一水平，或者材料内部物质分布的不均匀程度达到一个所需水平时，应力在中部集中，其受力分布的异常程度能克服材料边界的限制，突破边界的折弯才会发生。

如前所述，流体的液柱是由一个动态的平衡过程来保持其形态稳定的。在物质不断更换的过程里，总会有局部的异常形态出现。有时候是一个气泡，有时候是一个密度较小的团块，有时候是别的什么。这种内在的异常，破坏了液体内部分子间的引力和液柱重力以及惯性之间的平衡。当这种不平衡的状态，严重到一定的程度时，就会导致折弯的发生。原本处于压缩状态下的某部分物质，受到侧方向的推挤，向阻力最小的方向释放势能，先加速后减速远离中心轴，随着离开中轴越来越远，分子间的压力渐渐转变成分子间的拉力，这股力量同

时也作用在即将落下的液体上。在重力和惯性协同作用下，液柱向反方向开始新一轮的弯折。最下层的液柱，在往复过程中，内部分子在“受压—牵拉”两种状态之间来回转换，形成振动。

表现为在原位的往复打圈。如果以时间为横轴，振幅为纵轴的话，就会形成图1-2所示的波动。

我们先看看这个过程发生在一个平面上时的情形：一股扁平的液柱流淌下来，在横轴方向上，尽管有内部的不均衡存在，但是这种不均衡无法突破较宽的边界限制，更多地表现为压缩形变；而在纵轴方向上，内部不均衡易于突破较窄的边界限制，表现为弯折，形成振动。

正像我们前面说到的，尽管上面实验中横轴具有较宽的边界，但这个障碍也是相对的。一旦液体的黏度足够大，下落的距离足够高，即使是这样的宽度，仍然会形成弯折，产生振动。

挤出来的沐浴露为何打圈圈？04

当我们将液柱的扁平形态变成最常见的圆柱形，所观察到的过程将不限于一个平面内，变得有点复杂，但是本质保持不变。黏液下落过程中形成的液柱内部因为局部的不均衡受力，导致液柱向某一个方向弯折，形成最初的振动。此振动是在某一个平面内产生的，但在和这个平面垂直的方向看，则没有振动发生，只发生了压缩形变，就像在图1-3左边图片中所看到的。在这个平面上，一旦有新的因素，诱发折弯，就会出现另外一个波动。

如图1-3右边图所示，两者所在的平面相互垂直。前后两种振动叠加，形成三维振动。

在实际中，这两个过程并无法如此截然地分开，两黏度小的液体流动迅速图1-3黏度较大的液体形成柱状堆积个平面内的振动，一起影响这条液柱的运动形态。各自条件不同，两个振动的振幅、频率也不同，产生出来的综合形态也不同。

因此在平面上产生的堆积形变可表现为单纯的折叠，也可表现为花瓣形，或可表现为8字形。

当两个平面内的振幅以及频率趋于一致时，堆积则表现为螺旋状，卷绳效应产生。

最后说一下，在过去50多年里，陆续出现了大量针对卷绳效应的论文。现在，这种现象中大部分决定性因素已经得以厘清。效应的频率、振幅、卷绳的直径、黏液的边界高度、边界黏稠度以及螺旋堆积能达到的高度，都被计算出来了，也不断有新的影响因素被考虑进来。这个研究正向着更全面、更精细的方向继续前进。

尾声：

此解答在Fujia、桔子、Fwjmath、Robot、瘦驼以及猛犸的帮助下完成。当我结束这篇稿子时，窗外一只松鼠从树枝跳上横穿街道的电线，在我的注视下摇头摆尾走过阳台。一股清风拂面而过，满是春天的味道。这一刻我突然觉得“松鼠”二字，不仅是自然界某种活泼的精灵，或是互联网上一群意气相投的人，更代表着一种对科学、对生活最简单的热情。

猫、狗是真正在看动画片吗？01

引子：

与很多现在生活在高楼中的宠物主一样，也觉得遛狗是件麻烦事儿，懒劲一上来就不想下楼。不过他发现，自己家的狗狗似乎对此并不在意，至少，它蹲在沙发上，眼睛盯着电视盒子里的动画片也能看得津津有味。

问：

猫猫狗狗难道真的在看动画片，和我一样觉得这玩意儿乐趣无穷，比真实生活带劲儿一百倍以上吗？

“沉默的老虎”的热闹答案

我认为这个问题可以从两方面进行分析：技术和心理。

首先谈谈技术，这里的技术指的是动画技术。这就不得不说说动画的原理——视觉暂留现象。这当中涉及图像接收器和图像处理器。图像接收器即眼睛，而处理器则是我们大脑中进行视觉信号处理的部分。在我看来，所谓视觉暂留

其实是我们的图像处理器性能不够好，所以好比玩大型3D游戏的时候，显卡性能不足就会让游戏画面很卡。

当游戏程序把合成画面所需的数据发到显卡时，显卡开始对数据进行运算处理，并将处理好的数据显示在显示器上，这就是游戏画面。然后它会收到第二批由程序发过来的数据，再进行处理。可是，当第二批数 据发过来时，如果连第一批数据都没有处理完，就只能丢弃新发来的数据。如果性能太差，它还会丢弃第三、第四、第五批数据，此刻你就会觉得你不是在玩游戏，而是在看幻灯片。同样道理，人类大脑中视觉图像处理部分的性能并不算太好，一秒钟只能处理大概25批图像数据。那么，假设我会瞬间转移术，突然出现在你的眼前，然后停留了仅仅0.001秒就消失，你就不会发现我，因为大脑连上一批的数据都还没有处理完，哪有时间管这0.001秒的数据呢？直接扔了算了。

而鹰和猎豹的图像处理单元显然比人类要发达许多，所以如果你想给老鹰弄个模拟飞行体验的话，游戏的图像刷新率要非常高才行，最起码得有150帧／秒，否则它会觉得你在放幻灯片。

关于图像接收器——眼睛，它似乎没有什么刷新率的概念。当射入的光线发生变化，也就是眼前景物发生变化的时候，它立刻就可以作出相应反应。因为根据眼睛的工作原理，这个反应过程其实是个光电转换的物理过程，几乎没有任何延迟(最多就是电信号的传输延时，微乎其微)，所以视觉暂留现象与它的功能无关。

再说说狗狗的事。对于狗狗的视觉处理单元是否很发达这个我表示怀疑，它的嗅觉和听觉太过灵敏，这样会导致狗狗的其他传感系统欠佳。因为动物的脑容量直接决定了整体的“系统性能”，如果在长期进化中，一种动物将很多的“系统资源”运用在了听力 和嗅觉上，那么它在其他方面能使用的资源就将非常有限。很有可能猫、狗对视觉图像处理速度比人类快不了多少，电视所播放的画面对它们来说也是连续的，所以它们看电视也没什么很奇怪的了。

再来说说心理，这是指猫猫狗狗看电视时心里在“想”什么。我认为，动物的很多知识是由基因告诉的，也就是我们所说的最基本常识。举例来说，很多婴儿在出生后不久就会对周围事物产生浓厚兴趣，比如摇篮上方悬挂的飞机玩具、可以弄出声响的摇铃等，可是好像没有哪个婴儿在撒尿时会对自己那个“冒水”的东西感兴趣。为什么呢？因为基因给他/她“解释”了“冒水”的是什么，而没有

告诉他/她那些玩具是什么。当无法明白为什么一个方形盒子里会不停变化出不同的图片、传出许多声音时，动物和小孩一样，都会感到兴致勃勃。

猫、狗不是很能够分辨现实和电视画面。曾看到一只宠物犬对着电视狂吠，原因就是电视里面有一只狗也在狂吠，而且这时电视还处于消音状态！可见，狗狗对电视的理解能力还是非常有限的。

猫、狗是真正在看动画片吗？02

“Hippotan”的正经解答

Dr. Who窝在软绵绵的沙发上看电视，哇噻，《哆啦A梦》？好玩啊！他家的狗狗此刻也躺在旁边盯着电视，问题来了——第一个问题，它能看得清楚电视里面的东西么？

这取决于Dr. Who家的是什么电视。有两个参数很关键：刷新率和分辨率。刷新率之所以关键，是因为眼睛存在着视觉暂留效应，即每个视觉刺激成的像都会在视网膜上保留一段很小的时间，当与下一个刺激呈现的间隔短到一定程度时，就会造成一个连续画面的知觉。所以当屏幕的画面刷新得太慢时，我们就会觉察到画面在闪烁；而当刷新速度到达一定频率时，就不会觉察到屏闪现象了。这个使得我们有50%的机会分辨到屏闪的刷新率被称为闪光融合临界频率(critical flickerfrequency，下文简称CFF)。

有研究者曾给狗同时呈现一个连续光和一个特定刷新率的光，看看狗能否分辨出异同。狗能有50%的几率准确判断出那个特定刷新率，也就是狗的CFF，实验结果发现狗的CFF大概在70～80赫兹左右。传统CRT显示器的刷新率恰好在70～80赫兹，而LCD显示器则可达200赫兹。所以，如果Dr. Who家里的电视是LCD显示器，他的狗狗就肯定不会受到屏闪的困扰了。

不过，如果Dr .Who家的电视是CRT显示器，狗狗就真的只能看到屏闪，其他什么都看不清楚了么？非也，其实它还是能看到球员的动作，而且不会受很大的影响。这里需要区分两个概念，视错动觉(motionillusion)和频闪融合(flickerfusion)。如果你有一本在连续页面上绘有连续动作的手翻漫画书，快速翻页的时候，看起来就会觉得漫画上的人物在动(但你仍能觉察到书页的翻动)，这种错觉就是视错动觉。而当你翻页的速度再快点，快到觉察不出来书页的翻动，这个时候就达到频闪融合了。引起视错动觉和频闪融合所需的频率是不一

样的，后者比前者明显要大好几倍，如10赫兹就能引起视错动觉，而频闪融合的频率就是上文所说的CFF。

由此可见，Dr. Who家的狗狗也许会因为CRT屏幕上一闪一闪而看得不爽，但还是能看清楚球员们的动作的。

那么，为什么分辨率也那么重要呢？如果狗的眼睛像老鹰的一样，在高空能轻易分辨地上的一只田鼠，那么电视屏幕对狗来说就是无数会发光的像素点而已。但是狗的视觉分辨率比人还差许多。在人的视网膜上，一个感光的视杆细胞是连着一个神经细胞的，而在猫(注意，是猫，但狗的估计也类似)的眼睛中，这个比例变成了4，每4个感光细胞的信息才有一个神经细胞来处理，精确度相当于人眼的1/4～1/3。打个比方，狗在6米处能看清楚的细节，人在20米左右就能看清楚。

所以，正常来说，在趴在Dr．Who的沙发旁边看电视的狗狗的眼中，也许只是屏幕里一团团东西在动。除非……Dr. Who是个大近视，那么他的沙发自然也就离电视很近了……

第二个问题，它能分清动画片里面的角色么？假设Dr. Who家中是一台60英寸高清LCD大电视，那么狗狗终于能舒舒服服地看动画片了吧？但是不同角色穿的是不同颜色的衣服，它能分辨出各种颜色么？

哺乳动物的视网膜上有两类感光细胞——视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞主要负责黑暗环境的视觉和对运动物体的觉察；而视杆细胞分若干种，每种对特定波长的光有最大的反应，换

句话说，一束特定波长的光能不同程度地激活这些细胞，它们向神经细胞发送不同强度的信号，最后整合而成各种色彩的知觉。人的视杆细胞有三种，分别对蓝紫色、绿色和黄绿色最敏感，而这三种颜色为人视杆细胞感知后也构成了人颜色知觉的三原色。但除了人和其他许多灵长类动物之外，包括狗在内的大多数哺乳动物只有两种视杆细胞。所以当一束光射入人眼时，人的色觉来源于三个不同的信号，而狗只有两个不同的信号，变化的维度少了一个，知觉到的色彩也就少了一些。对于狗来说，分辨绿色、黄绿色、黄色和红色是一件困难的事情，这粗略等同于人类的红绿色盲。所以，多彩的动画造型在它眼里乃是灰扑扑一片。

猫、狗是真正在看动画片吗？03

第三个问题，它会觉得屏幕里的是真的人或自己熟悉的对象么？

狗遇见陌生人，要不就蹭过去嗅一嗅认识认识，要不就紧张得狂吠不止。总之，看见一只狗对陌生人无动于衷是一件奇怪的事情。问题是，电视里如此之多的陌生人，狗狗见了为什么没有反应呢？

实际上，解决这个问题对动物行为学的研究者尤为有意义。就好像在研究非洲绿猴对不同天敌的不同反应时，没有人可以把真的天敌一一抓来给它们看，但如果找到一种方法能让它们“真的”认出视频里的天敌，那么就可以通过放视频给它们观看来引发它们躲避天敌的行为了。

一些研究者提出，有两个因素可能影响着动物对一个像是否真实的判断：

1．像的大小比例：电视机里的像。看上去距离自己只有几米，但大小却和真人不成正比例，这也许能使狗狗没有认出那些人来。可惜的是，目前还没有人去考究过是否如此。

2．像的立体性：屏幕上的像都是二维的平面像，缺乏深度视觉带来的额外信息。但是来自匈牙利的动物行为学家PéterPongrácz等人做了一个投影仪成像的实验，结果发现，狗对2D(二维)人像的辨别，其实也不错——一个真人(3D)或者一个与真人等大的投影视频人像(2D)给狗狗一个提示的手势，告诉它们哪儿藏着食物，结果2D和3D的提示它们都能看懂，最终都能找到食物。这么看来，一台高刷新率的投影大电视，也许会给狗狗以最真实的现场感。

但最后还有一个问题！就是，为什么狗狗要看电视？

不知道大家有没有想过，狗看电视也许只是因为Dr. Who正在看电视呢？它也许什么都看不懂，但只要是主人所注意的东西，它就会特别留心。从进化的角度上看，狗能够在今天和人形成这种和谐的共生关系，分享资源和栖息地很重要，像狼一样特立独行是不行的。无论是宠物狗还是流浪狗，每天必须面对的一个挑战，就是如何和一个叫做人类的物种打交道。不同于选择了竞争的大多数物种，驯化的过程，减少了狗的祖先的攻击性，使得它们越来越温顺，越来越宽容。

所以，当实验者用手指指着藏有食物的容器时，黑猩猩不能理解这是实验者在帮助它们去寻找食物，因为它们一直习惯了竞争，得经过上百次的训练，才能机械地学会“„指着‟代表了那有食物”的手势指令。但如果同样的实验让狗来完成的话，它们会乖乖地选择实验者指着的容器，令人吃惊的是，无论是一直和人生活的宠物狗，还是从小就被圈养着很少接触人的狗；无论是成年的狗，还是很幼小的狗，都表现出这种倾向。

很多人会问，它们不能靠嗅觉找出来么？其实当实验者什么提示都不给的时候，它们并不能找出食物的所在，只是随便蒙一个。笔者亲自尝试做过这个实验，当我没有给出任何提示的时候，它干脆蹲在那，用一种信任的目光盯着我，等着我告诉它答案。

当然，如果要验证狗狗看电视是否真的是因为主人正在看，最直接的办法是让Dr. Who把电视开着，却坐在沙发里看书，这时再来看看，狗狗是否还像以前那样爱盯着电视了？

最后，我们好像弄明白了：让狗狗看得最入戏的，应该是一台高刷新率、高清超大屏幕的电视，同时还得要有主人在旁边。

松鼠“瘦驼”的点评

上述的回答中有些光学知识不是我掌握的范围，有一点稍有疑问，就是关于视网膜分辨率和看东西一团一团的问题。简单推理似乎可以这样说：“由于狗已经适应了„低像素‟的生活，他并不会为此感到不适和疑惑，因为它看其他东西也一团一团的。”其他的生物学方面的知识还是很靠谱的。

尾声：

说：原来，我在狗狗的电视娱乐圈中，还是占有一席之地的。

小小茶叶，谁主沉浮01

引子：

逢年过节，总要改善生活。Dr. Who说，我改善的不是生活，是寂寞……我们有越来越多的小长假、大长假、年假、事假、病假、婚假、例假。放假免不

了各种饕餮。吃得开心，也要注意解解腻，消消食，多饮几杯茶水清肠胃。手捧清茶闲聊，有一哥们喝出了新发现。

问：

泡茶的时候有些茶叶浮在水面上，为什么咬一口再吐回去就沉底了？(牛奶小强)

“hbchendl”的热闹答案

小小茶叶，谁主沉浮？密度！

这个沉浮不定的问题实际上问了两件事情，一是泡在水里的茶叶在什么情况下会浮在上面？什么情况下会沉下去？二是为什么把浮在上面的茶叶咬一下或嚼一下它就能沉下去了？

前一个问题比后一个问题容易分析一些，因为嚼一下茶叶这个动作引起的变化有点多，情况复杂一点。我们还是一层层来剥这颗“松子壳”吧。

我们从茶叶被开水冲泡几秒钟，等水流静止下来后开始。此时，吸附在茶叶上的大个可见的气泡已经跑出，一部分茶叶已经沉底，而水面上还漂浮着少量茶叶。

泡在水里的茶叶密度处于变化的状态，但这个密度变化非常小。仔细观察一下杯中茶叶的位置：半浮在上面的，在水面之下叶片整体还是浸在水里的。而沉在下面的茶叶有一些是立着的，并不是重心最低的平躺状态。另一个现象是，浮在上面的茶叶过一段时间将开始下沉。它下沉的速度很慢，有时还会重新浮上来一下。这些现象说明，茶叶的密度与水的密度相差得很小。

小小茶叶，谁主沉浮02

另一个容易被忽视的因素是水的密度。杯子里的热水，密度并不是均匀的，杯底部与桌面接触散热快，温度会低一点，而低温的水密度大，所以水的密度是上面小下面大。这样就形成了一个密度梯度(玩过细胞生物的人也许对梯度离心这个技术有印象)，这个微小的密度梯度使得茶叶的微小密度变化表现在它的沉浮上。

下面该看看茶叶的密度是怎么变化的了。干燥的茶叶比水轻很多，在泡入水里之后，水分透过叶面的细胞壁进入叶子里的细胞，湿透的茶叶密度增加。我们直观的观察就是茶叶被水浸湿、膨胀。那么微观的机理是什么呢？是细胞的渗透吧？低盐度的水透过细胞壁向高盐度的细胞内渗透，很容易想到的是细胞里的空隙被水充满；但不容易理解的是，空隙中的“气体”哪去了？我这样问的原因是，仔细观察将要下沉与正在下沉的茶叶，它并没有释放出气泡来。冲茶时出现的气泡是刚冲入开水时茶叶表面的大气泡一个个冒出来，几秒钟之后再观察，浮在上面的茶叶并不会往外冒气泡，它们是安安静静地沉下去的。据此，我们应该认为水只是填充了细胞里的空隙，并且溶解了里面干燥的细胞质，使得细胞膨胀起来。这个过程与密度相关的因素是：第一，水分填充了细胞内的空隙，导致细胞密度增加；第二，溶解了细胞质的水的密度比纯水大。要注意这两点导致的密度变化虽然实际上是很小的，但也足以使茶叶沉到下面去。

还有一些因素要考虑：高温的水能加速茶叶吸收水分。冷水也一样能把茶叶泡到杯底去，只是需要很长的时间。泡茶时盖个盖子能加速浸泡速度，这里除了保温的因素以外，盖子能增加水面上方空气的湿度与温度，也使水分加快进入浮在上面的茶叶。

最后该看看嚼一下半湿不干的茶叶会起到什么作用了。这个动作会压破一部分细胞壁，让水分能更顺利地进入茶叶细胞内，仅此而已。其作用大小，取决于嚼的力度与方式。用门牙咬一下与用后槽牙嚼一下的效果是不同的。在这个过程中，口腔黏膜与茶叶表面的摩擦会对叶片表面进行清理，这也能起到一点作用。

有人观察到放在暗处的茶水中，茶叶下沉的速度加快。不知他是怎么操作的，分析其中原因，应该是遮光的同时也挡住了热辐射，使水温下降得慢，因此叶片吸水更快一点。如果遮光的罩子很小，还会有阻止热对流与保持小环境湿度的作用。

另有一个实验可供参考：用纸片代替茶叶观察其沉浮情况。柔软的面巾纸在热水中迅速浸透，然后下沉；报纸也能下沉。从烟盒上撕下来的纸就没那么好对付了，在水面上能浮很长时间，不过泡一会后捞出来挤一下再扔回去，它也会沉下去。

茶叶沉浮辩论赛

小小茶叶，谁主沉浮03

天下风云出我辈，一入江湖岁月催。茶叶问题众说纷纭，“江湖”被小小茶叶搅乱了宁静。于是，召开了一场别开生面的“茶叶沉浮辩论赛”，诚邀各界高手前来比试一番。

一声锣响，辩论赛开始了……

正方：hbchendl，八爪鱼

反方：Lewind，云无心

正方：hbchendl

这小小的茶叶片似乎仍然处于沉浮不定的状态，它的沉浮到底是气体在作怪，还是密度在里面捣乱？似乎大家还没有达到和谐。

仔细阅读大家的发言，我依然认为茶叶的沉浮是由其密度决定的。不是表面或者内部的气泡所致，也不是表面有拒水的结构所致。其根据有二：一是当把热水冲入杯中时，仍漂浮在上面的茶叶是浸没在水里的，没有露出水面。二是茶叶在下沉之前与下沉过程中，并没有释放出气泡。水面上的气泡是冲水时从茶叶的皱折中排出的，一旦杯里的水静止下来(这个过程仅几秒钟)，就不再有新的气泡出现，原来的气泡也很快消失。事实上，高级的茶叶是不泛白沫的，这显得茶叶有点脏。

认为茶叶内或者表面有气体的观点，缺乏事实根据.因为我们看不见茶叶叶面上黏着气泡，也看不见茶叶往外冒气泡，就只能假设这气体很少，或者是溶解到水里了，所以会看不见，

这两种假设都不成立。

气泡的浮力大小取决于它的体积，如果它的体积小到看不见，那它的浮力不也就小到没有了吗？我们可以计算一下，一立方毫米水的质量是1毫克，一个能看见的直径约1毫米的气泡

浮力差不多是这个数量级。如果气泡的直径小到了0.1毫米，它的浮力就降到了1微克了。这差不多是我们肉眼能见的小气泡的极限了吧？想想看，连1微克浮力的气泡都没有，这点气体对茶叶的浮力还能有多少呢？

气体溶解于水的可能性也很小。原因是我们用的是开水，气体在开水中的溶解度太小了，以至于烧开过的水不能用于养鱼。开水中，原来溶解的气体都释放出去了，哪里还能再去溶

解茶叶里的气体？

所以，认为漂在水面上的茶叶内部或表面有气泡的观点有违观察到的事实。茶叶是经过高温加工过的叶片，里面的水分被排出后，并没有气体填充其空隙，而是皱缩起来。茶叶的表面经过高湿处理，原有的隔水层也会受到破坏，这正是制作茶叶的目的，所以茶叶成品的表面不太可能会有拒水的结构。事实上茶叶是吸水的，别忘了茶叶的主要作用就是要让叶片内的物质渗出到茶水去。如果它的表面拒水，外面的水进不去，里面的物质渗不出来，那它就不是茶叶了。

有一种情况下，表面拒水的效果是存在的，那就是用不热的水泡茶。这时候我们可以看见大量的茶叶片浮在水面上方，它们露在水面的上面，没有被浸湿。如果茶叶片很少，我们还可以观察到茶叶片周围的水面被压下形成一个凹面形状，这是表面拒水的表现。但这只是因为冷水的浸透作用不强，时间长一点，叶片还是会被浸湿、下沉的。牵强一点可以说，茶叶表面有拒冷水的结构，但它经不起热水的浸泡。

这个现象实际上支持了我的观点，茶叶本身的密度小于水，在冲茶过程中，茶叶会吸水，吸饱了水，茶叶的密度就大于水了，就沉下去了。茶叶吸水的速度与水温高度相关，热水中茶叶吸水的速度很大。但由于茶叶片本身的个体差异，会有一部分茶叶吸水速度快，早早地沉下去了；另一部分吸水速度慢些，能在水面上多坚持一会。

我认为茶叶表面有拒水结构的观点解释不了为什么会有很多茶叶会早早沉下去，只剩下少量茶叶还浮在上面。

小小茶叶，谁主沉浮04

反方：Lewind

Dr. Who开辩论赛，要“提供更多的证据支持自己的观点”，还要“驳斥别人的观点”。两件事都有点麻烦。自己觉得我的观点已经说得比较透了，一时还真找不到更多的证据。而要“驳斥”别人的观点，就得先把别人的观点看懂吃透。我可能骨子里是个懒人，不得不逼着自己把正方的观点读了一遍又一遍，但愿没有曲解谁的意思。

其实，我们都知道一个关于浮沉问题最好的模型，那就是潜水艇。

如果我们认为潜艇的体积(含水箱的全体积在内)不变，那么在海水进出水箱时，发生变化的是潜艇的整体质量(含箱内的海水)，从而导致其平均密度发生改变。

如果我们认为潜艇的质量(艇及所携气体)是不变的，那么海水进出水箱时，发生变化的是潜艇占据的体积(含气体的体积)，从而导致其平均密度发生改变。

正是平均密度的改变导致了潜艇的沉与浮。无论上述哪种理解，都能得出正确的结论。

茶叶的问题同理，也是密度改变的问题。

hbchendl谈的是密度问题，其实我谈的也是密度问题。hbchendl所说的“表面问题”是连硬币都能实现的水上漂浮，这是水的表面张力造成的，不是我们要讨论的。

我认为，茶叶其实就是一艘潜水艇。无论是参与讨论的朋友提出的“卷曲的空洞”(来自谢颖)，还是“叶脉”(来自Albert_JIAO)，或者“海绵组织”(来自潘衡岳)等结构，都成了“茶叶潜艇”的“水箱”。因为无法证实，所以我在最初的答案中也没有否认过上述这些“水箱”的存在。只不过，我认为茶叶表面的纤毛层是更大的“水箱”，是“茶叶潜艇”的“主水箱”。

八爪鱼曾经提出，叶蜡对荷叶表面的拒水起了主要作用，而茶叶的叶蜡已经被破坏了。姑且不论茶叶是否有叶蜡，单是荷叶本身，八爪鱼所引文献中提到：“不是因为化学疏水性，而是在物理性质上。”可见他也赞同，叶蜡不是主因，纤毛才是主因。

八爪鱼还提出,在逻辑上，必须找到所有品种共通的决定沉浮的特点。他说:“新茶制成茶叶的过程，经历过反复的加温(绿茶加温温度至少为180～230摄氏度)、揉搓，有些甚至经过发酵。”言下之意，茶叶的纤毛结构早已被破坏。

之前的讨论限于篇幅，我的确没有谈及茶叶品种的问题。

上面的三道工序并不是每一种茶叶都要全经过的。事实上，能100%浮起的白毫银针只经过反复加温这一道工序，而且是在日光下晾干为主，所以才得以最大限度地保有了叶片表面的纤毛结构。喝白毫银叶茶时你可以注意一下，茶杯中部的某些叶片表面有明显的“毛茸茸”的感觉。

绿茶一般在炒制中还需要揉搓，这道工序是白毫银针茶叶所没有的。这个过程显然会在一定程度上破坏纤毛结构。所以绿茶的沉浮现象要差于白毫银针，但也不至于完全没有。因为这种破坏并不是很彻底。

对纤毛结构的破坏，最严重的要数发酵了。半发酵的乌龙茶，发酵的红茶，发酵并经过压制的普洱茶，它们的纤毛结构被破坏得比较严重，也就几乎没有什么浮沉现象了。特别是普洱，我手边恰好有一些，试了一下，除极少量梗状物以外，全是入水即沉，无一幸免。

另外采茶时所采的部位也有关系。叶子的纤毛在靠近芽尖的部分最重。而白毫银针取的恰恰就是芽尖。讲究清鲜的绿茶也是以采芽尖为主，而需要发酵的茶叶大多就没这么讲究了。

茶叶有了纤毛层这个大“水箱”，下一个问题就是如何压缩气体，使水进入，以达到“下潜”的目的。但没有柴油机也没有核反应堆的茶叶无法像潜水艇一样主动压气与水的交界面发生了全反射所致。

小小茶叶，谁主沉浮05

有时候用玻璃杯沏茶还能观察到这样一种现象，刚泡上的茶，某些浮着的茶叶表面是亮晶晶的，像是整体镀了层膜。这正是茶叶表面纤毛层包住的空类，能浮着的茶叶就是没完全被破坏的纤毛层起了作用。

上述的茶叶品种、制作工艺上的差别，对于那些纤毛层在生产中有可能被破坏的茶叶种恰恰对应了茶叶不同的漂浮能力，也从侧面说明，纤毛层在茶的沉浮中起最主要的作用。

缩气体，于是它采用了一个高明的被动策略——热胀冷缩。

刚一冲茶时，热水使“水箱”中的气体加热，迅速膨胀，超出“水箱”体积。超出的部分混杂在冲茶泛起的泡沫中，逃过了我们的眼睛。“水箱”中剩余的热空气在茶水自然冷却的过程中收缩，从而相当于潜艇水箱中的空气被“压缩”了，让水进来，实现了“下潜”。

八爪鱼还有一个关于水温的实验，发现用温度低的水冲茶时，茶叶的下降率降低了。这是因为水温低将不能使“水箱”内的气体充分膨胀，也就不能排出多少气体。那么在温度下降的过程中，要使这些气体收缩到失去足够浮力的程度，就需要更长的时间。

另外，与一般的茶叶相比，白毫银针有一个特点：茶汁不易浸出，冲泡时间较长。这从侧面说明了，白毫银针下水时并未直接与水接触，而是被叶片表面的纤毛层的气体包裹，所以才不易泡出茶汤。但最终当气体体积变得很小时，在表面张力作用下会收缩成小气泡。于是绝大部分的茶叶表面就得以与水亲密接触了。

hbchendl在答案中提到热水由于杯底散热，所以有上小下大的密度梯度。但实际情况恰恰相反。因为杯底下是桌面，而通常桌面都不是热的良导体，会被杯子迅速加热到与水接近的温度(把杯子端起来摸摸放杯子位置的桌面就知道了，不过要小心烫着)。由于温度接近，会进一步降低热传导的效率。

反观杯口的水面，不但通过热辐射和对流高效散热，还通过水的气化作用放热(气化是吸热反应，但从茶水的角度看，热量被吸走就相当于自己放热)。这些作用的降温效果都要好过杯底与桌面的直接传热。所以实际上杯口的水温要低于杯底，相应水的密度也就大于杯底。所以，热水杯里才会有对流，进一步帮助散热。否则的话，估计人类到现在都还没发明保温杯呢——因为没必要嘛！

这种上大下小的密度梯度看似加速了茶叶的下沉(因为越往下沉，浮力越小)，但实际上，像白毫银针这些浮沉现象明显的茶叶能在下沉中逐渐停下来，悬浮在水中央。这是因为上低下高的温度梯度的存在。随着下沉，环境水温有所增

高，气体略微膨胀，浮力加大。当到达某个深度，浮力能与重力抵消时，茶叶就将悬浮在此处。当然，具体的分析还要考虑茶叶的下沉速度和水的阻力等因素，但总体上是一个有阻尼的收敛振荡。

也就是说，茶叶会以很小的幅度上下振动几下，然后停在浮力与重力相等的温度层上。

如果茶叶的下沉像hbchendl所说，是水泡胀了细胞，那么在下沉过程中温度的增加只会加剧这一效应，从而不断加速茶叶的下沉，不会出现半途停下，悬浮的现象。另外，密度梯度上大下小，意味着体积不变的情况下浮力上大下小，茶叶的下沉也将被加速，无法悬浮。hbchendl的理论无法解释茶叶的悬浮现象。

此外，hbchendl讲了“沉”，却回避了“浮”的问题。因为他不认为有气体参与了整个过程，所以沉浮仅由于茶叶自身密度变化造成。他指出茶叶泡水后密度增加，所以下沉，那么言外之意就是茶叶在泡水之前密度小于水，所以能浮。但他从未明确说出这一点，更未解释为什么泡水之前的茶叶密度小于水。

泡水之后，hbchendl认为水进入了“空隙”中，而又否认空隙中原来有气体。那么“空隙”就只能是真空喽？只不过，无论是细胞膜，还是细胞壁，恐怕都难以抗拒真空与大气之间的压力差吧？况且，没有任何外力的情况下，自然界中很难自己产生真空态。

泡水之后的密度，hbchendl进行了简单的定性分析，得出密度增加的结论。但实际情况要复杂得多。为了说明这种复杂的情况，我不得不用一些数学计算。

小小茶叶，谁主沉浮06

让我们分析一个茶叶细胞的情况，把其中的物质分为可溶于水的和不溶于水的。按hbchendl的说法，细胞质溶于水，细胞外壁则不溶，能保持细胞的形态。那么，当细胞没有水，处于“干”态时，细胞的干密度＝细胞的干质量/(不溶物质的干体积+可溶物质的干体积)。泡水后，若细胞内腔被撑开，有了一定体积并有了水，那么，细胞的湿密度＝(细胞的干质量+细胞内腔体积×纯水的密度)/(不溶物质的干体积+细胞内腔体积)。需要说明的是，之所以乘纯水的密度是因为细胞的干质量中已经包含了那些溶于水的物质；不溶于水的物质因为不溶于水，所以泡水前后体积不变；而溶于水的物质溶水后就没有体积了。

对上面两个密度进行同样的数学处理，最终使细胞的干密度变成1，而细胞的湿密度变成(可溶物质体积/细胞内腔体积)+(纯水的密度/细胞的干密度)]。当此式值小于1时，则细胞湿密度小于细胞的干密度；当此式值大于1时，则细胞湿密度大于干密度。

因为其中可溶物质体积远小于细胞内腔体积，故(可溶物质体积/细胞内腔体积)基本可以忽略。关键要看纯水的密度与细胞的干密度的比值。因为前面已经说过，hbchendl回避了浮的问题，基本假设茶叶干密度小于水，则上式值大于1，于是湿密度大于干密度，泡水后茶叶下沉。

但如果hbchendl这个前提假设是错的，也就是说茶叶的干密度大于水，那么上式值小于1，则细胞的湿密度小于干密度，意味着泡水后会令密度减小。

看来，hbchendl答案的正确与否就取决于干茶叶的密度了。我们不妨设想一下，用保鲜膜包一些茶叶，留一开口，放入烤箱加热。当温度足够高时，在烤箱内将开口闭合，取出，进一步确保密封。待冷却后，其中的气体体积已经很小了，可以暂不考虑。将其放入水中，因为保鲜膜的关系，也不存在茶叶泡水的可能。它若下沉，则说明干茶叶的密度比水大。我手头没有条件做这个实验，有条件的“童鞋”不妨试试。但我们想象一下普洱茶砖就应该明白，赶走大部分空气之后，干硬的茶叶本身是密度大于水的。也就是说，其实茶叶泡水会导致茶叶密度变小。泡得越彻底，密度下降得越厉害。既然泡水让茶叶密度减小，那为什么茶叶不是越泡越浮呢？因为就像hbchendl所说的，这个密度改变的程度很小，小到即使密度降低了，茶叶仍旧比水沉很多，还是要在水中下沉的。

倘若有“童鞋”证实了干茶叶的密度低于水，那么hbchendl的分析就应该基本是成立的。那也和我的“茶叶潜艇”模型不相抵触。一来这种密度改变的幅度太小，很难直接起到实质性作用；二来两者在某些情况下是共同起作用的，而在气膜完全包裹茶叶时，则只有气膜影响沉浮。

hbchendl最后用了纸的例子来说明浸湿造成的密度变大。但实际上，纸本身就是比水密度大的。比如一本《辞海》，不要带硬皮，只要纸质的部分，我们用上面提到的保鲜膜方法来处理。只不过这次不要用烤箱烤了，小心着火。只要压紧包好，基本就没有空气了。你猜猜放入水中的结果会怎么样？我打赌它不能“浮”在水面上。纸的密度比水大，所以它的下沉是必然的。至于单张纸一开始能浮在水面上，原因很多。面巾纸可能是由于流体阻力的作用，烟盒纸则是由于其中多孔结构所含空气的原因，卡板纸则可能是水的表面张力的作用。

最后借此机会说句题外话。在Dr. Who提问的这次讨论中，有人要别人拿出实验证据来，或者说某某观点无法验证。但我觉得这不是发表学术文章，大可不必如此。我倒不是反对实验验证，比如上面提到的保鲜膜实验就值得试一试；但很多时候，不做真正的实验，而是做做“思想实验”也是一种乐趣。伽利略就是靠着思想实验解决了很多问题。大家不妨在Dr. Who

给别人多留一些任思想驰骋的空间。况且在这里，每个问题本身的谜底是什么并不那么重要，重要的是我们能从别人的答案中学到什么。

小小茶叶，谁主沉浮07

正方：八爪鱼

由茶叶最终沉入水底可知，茶叶实质(不算空腔)的密度是大于水的密度的。可是在冲茶之前，茶叶的结构是一疏松多孔的固体，茶叶内的空腔中充满空气。这决定了茶叶有一个不同于实质密度的整体密度(小于实质密度)。

空腔中充满空气时，茶叶整体密度直接决定了导致茶叶下沉的因素来自茶叶表面以外，还是茶叶表面以内。

简单地说，当茶叶整体密度小于水，只要空腔中的气体不被水替代，茶叶表面是否有气体附着，都是不会沉的。换句话说，当茶叶整体密度小于水，导致茶叶下沉的因素，就不可能是表面气体附着，而是空腔气体被水替代。

当茶叶整体密度大于水，只要没有其他浮力来源，茶叶都是要沉的，气体附着是浮力来源之一。这个时候，才要考虑是什么因素带来额外的浮力。

所以，尽管从我有的茶叶表面电镜图片来看，表面附着气体的可能性很小，因此我倾向于反对Lewind，但是在得到茶叶整体密度的数据之前，他们二人都缺乏充足的证据支持他们的观点。

当我们分析为什么咬一口茶叶就会下沉这个现象之前，必须先弄明白，茶叶为什么会下沉。进而分析咬一口是如何对茶叶下沉产生影响的。茶叶泡水为什么下沉，是一个不能回避的问题。

至于密度和茶叶表面气体附着的问题，说得太多了，就不多说了。

Lewind认为茶叶不沉，是因为表面附着纤毛，纤毛间有气体无法逸出，而且，其机制和荷叶表面有“纤毛”导致疏水性同理。无论是在解释荷叶现象上，还是在解释茶叶不沉上，都是错误的。荷叶表面的有规则的微结构，小至微米级，更不论有规则的微结构上面的纤毛。这些结构和“白毫银针”根本就是两回事。在大多数种类茶叶加工过程中，就算是白毫银针，纤毛也都会遭到破坏。

再者，自然界的植物蜡，最高熔点为86摄氏度，而大部分茶叶均经过一百多摄氏度的加工。如果疏水结构被破坏了，蜡还顽强附着在茶叶表面，那也相当于一层流水涂层。所以有疏水涂层，并不表示会有气体附着。

也就是说，茶叶疏水性和气体附着之间不是一回事。

图1-4和图1-5所示是一种茶叶的表面结构，至少证明有一种茶叶是没有纤毛的，图1-6显示了经过高温处理前后的表面。

最后，希望大家不要误读我提出的电镜图像的意图。我提到显微表面结构，是为了证明纤毛这样的结构，并非普遍存在。同时，通过和荷叶表面结构类比，质疑茶叶表面也有超疏水结构的推理。

图 1-6 左边的是正常结构，右边的是加温处理、只消除了茶叶上面的绒毛而保留腊覆层。

小小茶叶，谁主沉浮08

反方：云无心

这个问题的核心在于“为什么浮着的茶叶咬一下就沉了”，而不是“茶叶为什么会沉”。茶叶在水中的浮沉现象比一般固体颗粒分散复杂的地方，在于它的结构在水里会发生变化。对此可以列出的影响因素很多，我们要做的不是列出“可能的影响因素”，而是要比较分析哪种因素是最关键的。“茶叶的浮沉取决于茶叶整体的密度”当然毫无问题。这里的“整体密度”得是指茶叶及其周围与它紧密联系的那些物质(包括空气甚至吸附的水)的平均密度。茶叶在水中要吸水，最后下沉，但是吸水快慢会受到茶叶表面结构的影响。像白毫银针那些容易浮的茶叶，那层“毫”实际上也阻碍了水与茶叶的细胞接触。而像“边茶”那样用老茶叶做出来的，很容易就自己下沉了。凭肉眼也可以看出，容易浮的茶叶往往都是很嫩的“白毫银针”、“绿芽”等带着“纤毛”的品种。

至于加工破坏表面结构，并不是问题的关键。这不是一个“是”与“不是”的问题，而是一个“程度”的问题。即使用肉眼，也可以看出容易浮的茶叶往往有“纤毛”存在。从茶叶表面的电镜图片判断不出能否附着气体，只能看出它是否具有“超疏水结构”，而且，电镜图片中所看的茶叶是不是能浮的茶叶种类还不确定。固体表面能否有气体的直接因素，不是超微结构而是接触角。像荷叶结构那样极端的情况，是接触角异常大，附着气体能力更高，而不是说只有那样的结构才能附着气体。茶叶上的纤毛结构有助于增大接触角，只要接触角足够大就可以使得其附着气体能力足够强。关于接触角和水中的固体表面的气泡，文献(，Flotation，2Ed.，McGrawHillBookCo.，1957)里有深入分析，不过我也没有原始论文，而只有对该文的转述。

正反方在关于杯中水的密度梯度的分析都很不严谨。一杯茶有三种不同的散热表面：底部通过杯底对桌子传热，周围通过杯壁与空气散热，杯子上方与空气对流传热还有蒸发散热，没有具体的传热参数无法断定杯子内的温度分布。实际上温度的影响比几个答案中提到的都还要复杂,不过它的重要程度不是那么高。

应该说，这个问题的几个回答都很深入。我并不认为Lewind的回答就很完备和准确，但是他分析到了问题的关键。疏水、纤毛、荷叶结构等不是截然不同的范畴，而是同一范畴之内侧重点不同的概念。hbchendl的分析也没有什么大的错，但结论不是最关键的。

尾声：

这回hbchendl只得了四分之一的奖,因为是与反方Lewind分享，而且他还得再分一半给正方的八爪鱼，所以只剩下四分之一了。

事实上，关于茶叶的争论仍然没有一个定论。当然，科学之所以成为科学，就是它允许任何结论被证伪和推翻。

已经悄悄离开辩论赛，你们继续，我回去倒杯茶，至于那种咬一口再吐回去的恶心事儿，我才不干呢！

杯子中的水就是倒不干净?01

引子：

要是在大学里一不小心学了化学(每天埋头刷一堆烧杯)，或者不小心在酒吧里打起了工(少不得料理那些高脚杯)，一定会对这个问题颇有体会：洗干净的杯子怎么甩，杯壁上永远挂着水珠。想到堆成山的杯子，Dr. Who擦擦汗，幸好自己既没研究化学，也没在酒吧打工。不过生活里也遇到过这个问题。

问：

为什么杯子里面的水总也倒不干净？

“擦擦嘴”的热闹答案

水的黏附，有分子间相互作用(范德华力)的影响，还要看分子或者原子之间相互接触的电子云的“人际关系”好不好。一个东西内部抱得紧紧的，遇上别的东西却可能排斥，或者见色忘友抢着去黏乎，何以见得？有诗为证：

兄弟连心抱成堆，踩屎都说呸呸呸。

小蜜一个都想泡，分庭抗礼拳头挥。

烂泥无心睡软床，愿做你的松糕鞋。

夫妻本是同林鸟，大款临头各自飞。

猫咪蹭痒嗲噜噜，半夜爬墙偷乌龟。

忠诚家犬不自逛，跟屁做虫满心扉。

狗狗：“喂！说什么呢你！”

我：(溜烟)

摸摸肚皮，笑够了，思路大通，转严肃了。

这个问题可以简化成两个相对独立的小问题：

1．绝大部分杯子里的液体是否会流出来？

2．残留的小液珠最终是否可以流下来？

首先，让我们来考虑前面这个简单点的问题。先确定一个隔离对象— —这里我们确定为“杯子里的绝大部分液体”。这个对象内部即使大闹天宫，也不会影响它和外界的关系。再来看外部：它受到重力作用和“杯子分子”的引力。对于蜂蜜、糨糊之类的黏稠液体，相当一部分会被杯子“挽留”下来，这样就不能完成液体大逃亡的任务了。

其次，让我们来解决残留的顽固液珠的问题。把附着在杯子底面的液珠作为研究对象，我们可以发现液珠受到了重力、表面张力、杯子底部与液体分子之间的引力作用。假设液珠达到重力平衡，可以静止地附着在开口向下的杯子底部，这种状态下液珠内部没有流动，内部成分之间的互相黏乎程度(简称黏度)就不会参与力平衡。多说一句，向下的重力和液珠的体积成正比(与半径的立方成正比)，向上的固液之间的分子引力与接触表面积成正比(与半径的平方成正比)，向上的表面张力的合力与液珠—杯底接触面的周长成正比(与半径本身成正比)，所以当液珠增大的时候，向下的重力增长的速度远远快过向上的力(比如液珠的半径加倍，重力就会变为以前的8倍，而分子引力和表面张力变为以前的4倍和2倍)。因此，液珠上的力将不再平衡，最终被重力硬生生拖了出去。

杯子中的水就是倒不干净?02

下面我们来看几种极端情况：

水银虽然表面张力很大，但是不亲和玻璃(碰上金子倒热情，这个财迷！)，所以内部拼命拉扯，而且特别重，干脆就来个水过鸭背毫不留恋，全跑了。

换酒精试试。它表面张力很小，亲和玻璃，密度又低，如果被快速泼出来的话，内部互相拉扯不厉害，表层还被玻璃抓住，就会被“扒了皮”贴在杯子里，粘得到处都是，然后受重力影响，慢慢靠表面张力拉离玻璃表面，就像是一只变形虫逐渐缩成比较肉实的一堆。

这样一来，倒得越慢，液体边缘就越可以抢回“自家兄弟”，逃脱玻璃的魔爪。但是最后一点可能因为大部队已经跑了，太小的重量不能克服玻璃的拉扯，只好留在杯子口缘。

水呢？密度较高，但是表面张力也较大，亲和玻璃，很可能最后一点水流也会被玻璃抓住，而且偏大的表面张力更容易导致水滴“细长尾巴”的断裂，丢下重量不大的小组对抗热情挽留的玻璃，最终就挂住了。

相互接触的亲疏因素跟液体表面张力的综合影响，会让最后一点液体很头疼——亲和力太强，难以缩成一团减少接触面积，杯子可以稳妥地抓住它们。这种情况在杯子不干净的时候最明显，杯子的某个地方有一块亲水更强的东西(污垢亲水力更强？不平整的表面亲水力更强？)，会有力地抓住一些水，靠表面张力缩得圆鼓鼓的，使水滴掉不下去。

如果容器疏水，也难防止残留。以前看到水不浸润蜡，曾经做了一个蜡质杯子，结果还是有很多水珠挂在杯壁上面，和洗塑料布时遇到的麻烦一样。表面不平滑，加上不干净，让水不能自由流动，太大的表面张力让水膜破碎，靠内部拉扯和表面接触的分子间作用力拉扯液体，形成落单的小组，想靠重力流下去，但与拉扯作用相对弱的外围争抢不过，无法成行。

所以能够一滴水不留的物体表面不但要非常疏水，还要各处几乎同样程度地疏水，水才能靠自身的表面张力尽量收缩成团，时刻准备集体“逃跑”，而且到处打滑无法停留，外部各方向拉力都太小，自己“兄弟”之间拉力却很大，拼命聚集合并，靠重力流动、滚动、滑动，溜之大吉。

杯子中的水就是倒不干净?03

总结一下，无论如何，只要液体是和容器浸润的(亲和的)，就无论如何都倒不干净。过去晾晒衣服的时候遇到一个讨厌的问题。太大件或者厚实的东西非常难拧干，就算疏水的也麻烦，挂起来后水由于重力流到下摆聚集，水滴一部分因为太重滴下去了，剩下的靠浸润衣服没法掉下去，又靠表面张力缩成一团，表面积变小，蒸发不快，衣服的干燥就主要靠衣服上半部分的大量蒸发，靠浸润的毛细作用 浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象，叫做毛细现象。能够产生毛细现象的管叫做毛细管。

]“抽水井”，把下面难蒸发的水分移上去扩大面积蒸发，下面的水分直到几乎被抽光了，才开始就地快速蒸发。

衣服干燥全过程的延长，就是因为衣服里的水分表面张力和重力在捣鬼。

后来我琢磨了一阵子，得到了一个伟大的滴水衣服加速干燥法，现在无偿奉献给没有甩干机的好奇人，一起享受高科技的幸福生活，哈哈！

其实办法很简单，就是降低滴水的势垒 势垒就是势能比附近区域都高的空间区域，基本上就是极值附近的一小片区域。

]，让水尽量多地通过脱离衣服来去除，免得它们都去排队等待毛细蒸发，流失快于蒸发，这个规律靠的就是降低能耗减少等待时间，得到一种拧水的技术改良，嘿嘿。

等水不能自然滴下，或者是滴得不够快了，去找些吸水强的纸来，比如旧报纸、餐巾纸都行，剪几个大概等腰的小三角形纸片，倒立贴在水聚集最多的 地方，如果弄湿它们，纸片就可以被水粘在衣服下缘。

于是，有意思的事就发生了。水被纸片拉扯到下端尖部，又靠表面张力缩成一团，继续拉扯上面的水，越来越重，由于纸片这个地方太尖细了，抓不住太多水分，水滴很快互相扯断，一个水珠掉下去了。

上面的水继续被拉下来，若形成太重的水珠，也掉下去，这样的过程不断进行，衣服中能够移动流下的水几乎都只好从纸片尖部流失，接下来，衣服上几乎所有地方都可以进行毛细蒸发，而没有足够水分来黏附的纸片也自然从衣服上脱落了，衣服就干燥得比较快速了。没有测量过具体加快多少时间，只记得感觉算“干得快多了”，看看衣服下摆积聚的那一大汪水，估计占刚拧好时衣服上积留水分近半吧，被纸片帮助“放跑”的水分估计接近这些水的1/3吧。也试过用脱脂棉放水，但是太软了，容易被水坠成细条，流域面积不够大，不比纸片好用。

尾声：

擦不干的桌子烧杯也好，高脚杯也罢，如果非要做到广告片里那样晶光闪烁，一尘不染，而你又请不起英式老管家，那还是准备一块干净的布，把水珠擦掉吧。

为什么有时候干毛巾反而擦不干桌子上的水？01

引子：

冬天房间里很干燥，用来擦桌子的抹布经常是由于干透而变得硬邦邦的。现在桌子上有一小片水，如果直接拿干抹布擦一下，会发现抹布所到之处都是水

渍，水只是被摊得更平了。有效的方法是：把毛巾用水浸湿，然后使劲拧干，再去擦桌子，桌子上的水就一下子被吸到抹布里了。

问：

为什么有时候干毛巾反而擦不干桌子上的水？

“4everfreedom”和“豹猫”共同的热闹答案

谈起擦桌子，可谓是司空见惯的生活琐事，但细细研究，还是有很多门道和智慧的，且看下文慢慢道来。

擦桌子的过程，简单地说，就是毛巾类的纺织物与桌子上的水渍接触，利用毛细现象吸走水的过程。毛细现象又称毛细管作用，指液体在细管状物体内侧，在表面张力作用下，克服地心引力上升的现象。在毛细管中，液柱重量与管径的平方成正比，而液体与管壁的表面张力只与管径成正比，使较窄的毛细管吸水比宽的毛细管更加显著。

当然，看似简单的过程，在现实生活中有很多因素会对其造成影响，比如水渍的水量、表面积，以及桌面的材质，甚至环境的温度和湿度等。

而毛巾类织物本身的一些特性，则在吸水过程中起到举足轻重的作用：

1．毛巾的吸水性大致与其表面积和厚度成正比。

2．毛巾的材质。通常，植物纤维(即所谓全棉)毛巾，它的吸水性要优于人造纤维。(吸水性：全棉>混纺>化纤)

3．纺织的技术方法。同材质且大小厚度均相同的毛巾，若其纺织中使用了较细的纤维，则吸水性更优秀。因为纤维越细，成品表面同样面积内纺织孔隙越多，且更狭小密集，而孔隙则是毛巾发生毛细现象的关键。上文，指出了影响毛巾吸水的多方面因素，我们回到核心议题，干毛巾与湿毛巾的吸水性问题。我们假设上文提到的全部因素都一致，在同样环境条件下，就同材质且大小厚度一致的干燥毛巾与浸湿拧干的毛巾在同样的桌面，对同一水渍的吸水过程进行推论。

为什么有时候干毛巾反而擦不干桌子上的水？02

干毛巾为什么会吸水不良？

首先，干毛巾应该和荷叶有相通之处。荷叶有奇特的表面结构，粗糙的表面微结构中充满空气，形成的空气垫阻止了水向下渗透。而干毛巾纤维中充满空气，由于空气垫的阻隔，水不能顺利进到毛巾的纤维中去。

其次，干燥毛巾处于脱水状态，纤维干瘪收缩，由于纺织物特性，织物表面变得很不整齐，虽然纤维收缩使孔径变得狭窄更有利于吸水，但有的孔隙处却由于残留的污垢造成纤维黏连，导致阻塞并阻碍毛细现象发生，从而影响吸水性。

那么，将毛巾浸湿后再弄干，吸水性提高的原因又是什么？

1．浸湿毛巾时，大量水进入，挤出了毛巾孔隙中的空气，在日常生活中我们就可以观察到弄湿干毛巾时有小气泡冒出的现象。

把干毛巾浸湿然后拧干，就是用水软化毛巾，把其中的空气排除。而后挤出一些水，在挤的过程中毛巾被压缩形变，这样短时间内一些微结构孔洞中可能还有负压，接触到水会马上吸入。

尾声：

其实真实的情况远没有那么多的绝对，湿毛巾的吸水性也不见得就比干毛巾强，毕竟以上的种种探讨和推论终究还是纸上谈兵。现实中充满了不确定，但正因为这些不确定，才有了这么丰富多彩的生活。在平凡的生活中寻找发现科学的智慧与乐趣，才是我们的最终目的。

B KITCHEN 厨房

汤圆PK饺子

引子：在眼里，凡是和饭桌有关的话题都是重要的知识。汤圆和饺子——两种中国传统节日美食有一个共同点，即它们的传统做法都是下锅煮的。不过这次没打算去想更爱吃哪个，这回的问题无关美味和卖相，而有关于下锅。

问：

为什么汤圆可以边煮边翻跟头，而饺子却不行？

“沐右”的热闹答案

中国有很多地区的习俗是新年吃水饺，正月十五煮汤圆。煮汤圆的时候，可以看到汤圆在水里不停翻身打滚，但煮水饺时水饺却安静得多，基本上不动，只是偶尔会翻个个儿。这是为什么呢？

对于一个漂浮在水上，或者是悬浮在水中的物体来说，重心的位置越高，物体本身的重力势能就越大，因此这类物体总是倾向于让重心的位置更低一些。水面上的篮球很容易就可以让它转动，但扁平的小船即使在一定的风浪条件下也不会翻。煮汤圆或者水饺的时候，锅里的开水咕嘟咕嘟沸腾，不断地给汤圆或水饺提供随机的力矩，只要它们的重心位置利于转动，很容易就会翻个。

现在的问题就是，汤圆和水饺的重心位置究竟如何。让我们看看汤圆和饺子的结构。如图2-1所示，汤圆是一个球形结构，有着很高的对称性。这使得汤圆在转动的时候，重心没有任何变化，一个很小的力矩就会让它转动起来。

饺子复杂的结构决定了它的物质分布不均匀，重心的位置也相对靠近有馅的一侧。单个水饺在锅里的时候，会自动选择重心最低的位置。这样，要让水饺翻转，势必要提升饺子的重心，但那样需要一个很大的力矩，即使转上去了也是一个不稳定的状态。并且水饺的形状使得它转动时需要排开一定的水，这就使得它在水中翻滚更加困难了。

尾声：

汤圆在锅里做着自由体操，饺子在沸腾的水里随波逐流。今天是冬至，你猜在哪里？

怎么对付贴壳的鸡蛋？01

引子：

平常的一天，再普通不过的一顿早餐，正剥开他人生中的第3000颗煮鸡蛋。每天早晨的一颗煮鸡蛋，并未让他熟练掌握技巧，剥得还是坑坑洼洼，蛋白贴在蛋壳上。护肤品广告里，如女主角皮肤般光滑的鸡蛋到底是怎么剥出来的？

问：

为什么有时候煮熟的鸡蛋会贴壳

(也就是蛋白贴在壳上，不好剥)？

From“游识猷”

曾经有一个蛋，摆在一个爱吃煮蛋的完美主义者面前。他十分珍惜，可是不管他如何小心翼翼地剥壳，剥出来的蛋还是坑坑洼洼犹如月球表面，世界上最痛苦的事莫过于此。完美主义者含泪仰天长叹：为什么？这究竟是为什么哇！

万事万物都有解释，“蛋白为什么老要黏在蛋壳上”这个问题自然也不例外。

让我们先明确一点，到底什么样的蛋难剥呢？是煮得不对，还是蛋不对呢？

我们可以首先排除蛋壳的颜色这个因素。1990年，Cherian等研究者已经证明白色壳与褐色壳的鸡蛋在可剥性(peelability)上没有显著的统计学差异。

顺便说一句，国外研究者普遍用两条标准来衡量一枚鸡蛋的可剥性：一是剥去全部壳所需花费的时间；二是剥出后的蛋外观是否光滑完整。

图2-2是一张鸡蛋剖面图，可见鸡蛋从内到外的主要结构包括：蛋黄、蛋白、两层蛋膜——内膜与外膜、蛋壳。

决定一个鸡蛋好不好剥的最大关键在蛋清上。越新鲜的蛋越难剥。国外的美食杂志曾建议煮妇们，在冰箱里放了7～10日的蛋来做煮蛋最完美。随着时间流逝，新鲜鸡蛋的许多性状都会逐渐改变，其中对剥蛋影响最大的当属两个——第一是蛋清的酸碱度，第二是蛋的内容物体积。

刚产下的新鲜鸡蛋蛋清内蕴含有之前代谢产生的二氧化碳，因此蛋清略显混浊，pH值约在7.6～7.9，属于相对偏酸。而来到世间后，鸡蛋就能通过多孔的蛋壳与外界交换空气——吸入氧气，放出二氧化碳——其实就是鸡蛋在呼吸。而二氧化碳的散失则提高了蛋清的碱性，使得pH值上升。一般在３天后，鸡蛋蛋清的pH值就上升到9.2附近。21天后则会上升到9.4，最高可以达到9.7。

早在1959年，一名叫Swanson的研究者就写了一篇题为《新鲜煮蛋与壳经处理煮蛋二者剥壳问题之观察》，里面十分精确地提出，只要蛋清的pH值低

于8.7则蛋壳难剥，高于此值时蛋壳好剥。他同时也提到，一般只要把新鲜鸡蛋在15摄氏度下放置48小时，pH值即可升到8.7以上。如果特别着急，那么在密闭容器里用氨水蒸气熏蛋10分钟也能使蛋清迅速达到这个pH值。

在Swanson之后，1961年Meehan等人，1964年Reinke等人也研究了这个问题，得出的“易剥蛋清pH值”也大致都在就8.7～8.9。他们还在显微镜下观察发现易剥蛋的鸡蛋膜结构都显得较为致密，难剥蛋的鸡蛋膜则结构相对疏松。

怎么对付贴壳的鸡蛋？02

此外，鸡蛋在贮藏过程中也会通过多孔的蛋壳逐渐散失一部分水分。因此同样大小的新鲜鸡蛋总是比较重一点。当放在水里时，最新鲜的鸡蛋都会下沉，而老鸡蛋有时会悬浮起来。水分散失直接造成了鸡蛋内容物体积变小，这就给蛋清与壳之间那个气室扩展了空间，并且在内外膜间形成了微小的缝隙——这自然也有助于我们剥鸡蛋。

综上所述，假如我们用某种方法封闭蛋壳上的小孔使得二氧化碳和水分都难以散失，这就意味着较低的蛋清pH值以及较多的鸡蛋内容物。换言之，我们可以人为地制造出一枚难剥的鸡蛋。

还真有人做了这个实验。1963年，Hard等人就用食用油以及硅润滑油涂在鸡蛋壳上，过了一段时间再去煮。他们证实了这种做法使得鸡蛋变得难剥多了— —剥一个未经处理的蛋花费时大约是11秒，而剥一个曾经涂油的鸡蛋则要花费21～22秒。

网上曾有人建议干脆以后超市开辟一个专区——“不那么新鲜的最适合做煮蛋绝不黏壳的鸡蛋区”，不过连提议者自己也怀疑，这一区的鸡蛋很可能最后会卖不出去。

既然直接买老鸡蛋不是我们一般会做的选择，那么当我们要煮新鲜鸡蛋的时候该怎么办呢？写了《食物与烹饪：厨房中的科学与知识》(On Food and

Cooking: The Science and Lore of the Kitchen)的HaroldMcGee建议往水里加碱，原理和用氨水蒸气熏蛋类似，都是迅速升高蛋清pH值从而让蛋壳变得好剥。在他的书中记载着“半茶匙的苏打粉(碳酸钠)就可以让煮鸡蛋的水碱性增强(不过这样煮出来会加重了鸡蛋本身的硫磺味儿)”。1998年，台湾大学畜产系的苏郁钧则在他的硕士论文《卤蛋品质改进之研究》中也提到：“实验结果显示，鲜蛋

以3%氢氧化钠水溶液浸泡17小时处理，可明显提高蛋白pH值，使蛋水煮后易于剥壳，蛋白表面光滑完整。”

他俩建议加碱，而美国密西西比州立大学食品科技专业的教授JuanSilva倒是建议加酸，目的则是软化鸡蛋壳：“鸡蛋壳主要成分是碳酸钙……所以煮的时候在水里加点醋，你就会得到一个比较好剥的软软的壳。”

还有一个广为人知的方子：煮完蛋以后迅速把蛋捞出，投入冰水中冷却。这方法的原理在于蛋清与蛋壳热胀冷缩系数不同，后者相对而言变化更小些，因此鸡蛋就会收缩得更快且更多，为我们留出足够轻松剥出一枚光滑圆润的鸡蛋的缝隙。

尾声：

如果这三个方子你都还嫌太麻烦，好吧，最后的大杀器在此。

陷入了深深的沉思：难道广告里女主角贴在脸上的光滑煮鸡蛋，都是不新鲜的么…

如何测量冰箱的容积？01

引子：

有一个很老的笑话：把一头大象关进冰箱需要几步？

答：三步，打开冰箱门，把大象放进去，关上冰箱门。

这个答案其实一点都不好笑，如果冰箱容积够大，这样真的可以把大象关进去。

可是到底需要多大的冰箱呢？

hbchendl发现家里两个冰箱，新的冰箱是容积206升，旧冰箱是181升。两个冰箱并排一放，嘿，粗细一样，旧冰箱反而高出一头来。为嘛容积小的冰箱反而个头大一些呢？

论坛上很快就有答案了:“保温材料比以前好了，不用那么厚了，所以内部容积就大了。”

问：

有什么方法来测量冰箱的容积呢？

一、“敬重洗衣盆”的热闹答案

个人认为比较好的方法是利用计算机技术来帮助我们测量冰箱体积。十分幸运，华人科学家艾瑞克.陈(EricChen)发明了QuickTimeVR，即虚拟现实环境技术。简单来说，就是拍一套360度的照片，然后用软件把这组相片“粘贴”起来。我们就能够在由此生成的虚拟环境中“遨游”了。该技术已经非常成熟，虚拟博物馆和虚拟旅游使用的就是这项技术。

虚拟现实环境技术完全可以胜任测量冰箱体积工作。我们不妨实践一下，但是准备工作是相当繁琐的，我们绕开它吧。不如花点笔墨用来说点重要的。

1．利用PanoViewer软件，也可以选用

QuickTimeVR软件(这两款软件都很优秀)导入冰箱内部空间的360度相片。

2．通过软件从相片中抽样出离散图像，组成基础数据，这样便完成了全景图的构造。这样一来，我们就可以利用其中数据，例如长、宽、高来进行体积计算了。

点评：利用照片虚拟重构，在“虚拟现实”里面测量体积。没有细节，具体的可行性不好判断，方法的误差不好衡量。相片组合之后的“虚拟现实”可能存在较多误差。

如何测量冰箱的容积？02

二、“xiaochen172”的热闹答案(一)

1．实验原理

冰箱内部是典型的恒温密闭容器(不恒温也没关系，以下实验也能进行)。首先，设冰箱体积为V，其中充满标准大气压下的空气，空气不流动，处于稳定状态。设该空气的干球温度为T1，含湿量为d1。在该密闭空间内放入某种吸湿剂，该吸湿剂不能和其他空气成分反应，吸湿后也不能产生其他化学反应(比

如用五氧化二磷颗粒，不能用氢氧化钠之类的东西)。设吸湿过程充分完成(就是说吸收完全，吸湿剂全部用完)，此时含湿量为d2。含湿量的变化为Δd=d1-d2(Δd的单位应先换算为毫克/升)。干燥剂吸收水重量为m，单位为毫克。则冰箱容积为 m×Δd，单位为升。

2．实验应测参数

(1)实验开始前应测量冰箱内的干湿球温度，实验结束时测量该状态下的干湿球温度。

(2)干湿球温度得到后，可以通过查表得到含湿量(没有确切公式，只能查表)。

(3)干燥剂在实验开始前称重，结束后称重。

3．仪器设备

(1)干湿球温度计各一；

(2)分析天平一；

(3)干燥剂若干克。

4．实验过程

将干湿球温度计放入冰箱，稳定后记录读数；干燥剂应用盖子密封称重，记录读数。将干燥剂迅速放入冰箱，去掉盖子，关好门。一天后，打开冰箱门，迅速将盖子旋回干燥剂瓶，称重。

同时记录干湿球温度，特别是湿球温度，记录应迅速准确。然后按实验原理进行计算，得出数据。

5．减小实验误差的方法

(1)可以在冰箱内放置摄像头，避免开关冰箱门带来的误差。通过摄像头记录读数。

(2)开关干燥剂瓶应在冰箱内完成，可设计遥控开瓶器。

(3)实验过程中一直让冰箱断电，稳定的又比较高的干球温度有助于提高实验精度。

(4)记得算上实验装置的体积。

点评：利用吸收空气里面的湿度来测量体积，想法不错。

可能存在的问题：冰箱密封性不一定好，干燥剂不一定能全部吸收水分，湿度计的测量不一定准确。关于湿度到底是按天气预报还是按测量有点纠结。

如何测量冰箱的容积？03

三、“xiaochen172”的热闹答案(二)

我承认间接测量的方法太过复杂，而且变量多。那么，再提一个直接测量的方法。

首先介绍一下聚氨酯发泡剂：这是一种用于填充、密封的泡沫状发泡剂。从罐子中喷出时，它是半流动状态，可以黏附，充满任何形状的空间。然后，一段时间后，它会固化，成为有一定体积形状的塑料泡沫。

实验前，应当用保鲜膜将冰箱内表面铺满。然后，使劲喷发泡剂(特别要注意半流动状态的发泡剂在高处可能往下流动，造成高处有空隙，所以应当多次喷注)，直到发泡剂完全充满冰箱内部空间。最后门胆上的空隙可能较难填充，可以在罐子上接导管之类的细管填充。完全填充后，稍等几个小时，确认泡沫已经固化。打开门，不管用什么方法，抠、挖、抓、咬，把泡沫弄出来。因为我们只关心泡沫的体积，所以哪怕你得到的是一堆泡沫碎屑，也可以。但是泡沫在一定范围内有弹性，超过范围就会被压缩，影响精度，所以还是尽量取得整块泡沫为好。铺保鲜膜是为了防止泡沫粘在内壁上造成误差。忽略保鲜膜体积(硬要测量也可以)，用排水法或者排任何液体法测出泡沫体积，就能得到冰箱的容积。

实验的难点是：第一，保证发泡剂完全填充；第二，保证取出泡沫的时候不过度挤压泡沫，可能用刀小心切块后取出，比较能保证精度。

其实，冰箱后面的隔热层里全是发泡剂。厂家造冰箱时就是预留小孔，然后往里面打发泡剂，让发泡剂充满整个预设的隔热区。

点评：利用发泡剂来制取冰箱内部体积的模型，再测量体积。这是一种比较可行的方法，相当于得到冰箱内部的实体模型，然后可以通过直接测量体积，也可以先测质量和密度再B 得到体积。只不过，这种“聚氨酯发泡剂”需要水分才能够固化，一般用作黏合剂，可能得到泡沫的过程不能像描述得那么容易。

四、“环保”的热闹答案

把一种细长的蜡烛(比如生日蛋糕上的)放到密封的冰箱里燃烧，测量燃烧后的残余长度(一根不够可以多加几根)。并把其和一个已知体积的比如用保鲜膜(或烧烤用的铝膜)封好的水桶里燃烧所耗的蜡烛长度作比较，就可以得到冰箱的内体积(容量)了。(对于风冷的冰箱可以把进出风口用不干胶封好再测量，这样就可以减少那部分的误差)。

水桶的体积可以用称重法来确定(水在标准状态下1千克为1升)。

这个方法的理论基础是，密闭环境里同一种蜡烛燃烧到自然熄灭所耗的量(可以用长度来量度——假定它是均匀的)与它所处的环境的空气体积成正比。

较细的蜡烛可以有比较高的长度测量精度(用比较精度高的重量计也可以)，同时它较慢的燃烧速度能比较均匀地耗去冰箱里的氧气，从而降低误差。

点评：蜡烛燃烧时火苗上方最好用一层金属的东西相隔，避免局部过热损坏冰箱。

如何测量冰箱的容积？04

五、网友“d4rkblue”的热闹答案

要测量冰箱容积，首先应该是在不损坏冰箱的情况下(测完我家的冰箱我还要用呢)，其次是要易操作和低碳环保。下面是我的答案及步骤：

1．准备一个大号的气球，吹起来直径超过1米的那种，甚至可以是气象局用的那种气象气球。实在没有的，薄一些的密封口袋也可以，但是一定得能填充满冰箱内部的空间。

2．把冰箱里的隔板架子等多余的部件全部拆下来，然后把气球放进冰箱，关上门再给气球充气。(别问我密封的冰箱怎么往里面的气球充气，找一根输液

用的管子插进去，从冰箱里的排水口串进去都是可以的。这是个小问题，总会有办法的。)

关于为什么我选择充气来测冰箱容积，因为如果用水的话估计冰箱也差不多可以报销了，而且我想不出来用水的话如何保证冰箱的内部全部被水填充满。气体可以完全扩充到冰箱内部的空间，这个也是为什么选择气球和塑料袋需要薄一些的原因。

3．当不能再充时(把握充气尺度，别把气球给搞破了)，密封好气球，测量里面气体的容积既可。气体体积测量方法不再阐述，气体状态方程就可以很好地解决问题。

这个方法应该可以比较精确地测出冰箱容积，比起装水的方法可行性会高一些，而且不会损坏冰箱。

点评：用气球的话，冰箱的边角的地方不能保证完全密合，而且，这要求冰箱四面透风才行，建议在冰箱的多个面上钻上小孔。当然，这样还是损坏冰箱了。

六、网友“ljljdbd”的热闹答案 (此篇得到了fujia的推荐)

想要知道冰箱有多大？最简单的方法就是阅读冰箱的说明书，工厂的测试条件要比你家里好上无数倍。假如你无法相信你的供货商，那么你也可以自己来动手测量一下：

方法一：假设冰箱内部为长方体，用尺子量出冰箱内壁的长、宽和深，三个数据相乘。

方法二：把冰箱放倒，密封边缘，用各种流体(水、油、沙子等)灌满冰箱，然后倒出测量装载量。

这样你就可以得到一个数值，看起来和厂家给你的也相差不到哪里去，但是你想过没有，这就是你想要的吗？至少对于我来说——不是！

和买房子一样，买冰箱不但要考虑“建筑容积”，更要考虑“使用容积”，冰箱里有一些容积是不可以使用的：冰箱隔板、抽拉盒、鸡蛋托盘、温控、除臭装

置，除了这些，在放置东西的时候，不可避免的，食物、饮料之间会有无法利用的空隙，这都是“非使用容积”。

去掉这些地方，你的冰箱还有多大呢？有时候你可能会遇到这样的问题，你冰箱里有个空间能放得下一层罐装啤酒，还有不少的空隙，可就是再也不能多放下一罐了，这时候，那些空隙就是“无用的空间”。所以，合理科学的冰箱容积描述绝不能简单地用“升”来描述，而应该有一整套科学的系统。

我们可以构建如下一个系统来科学描述冰箱的装载能力：

1．规则长方体容纳力，比如以盒装果汁为单位，该数据接近容积极限值。

2．规则柱状物容纳力，比如以罐装啤酒为单位。

3．单个不规则物体容纳力，比如能放得下的最大西瓜的重量。

4．综合容纳力，选择多种物品，组合容纳，设定计算系数。

由此，我们可以建议冰箱厂家以后再生产冰箱，给消费者提供绝对容积以外，还应该提供一个容纳系数，以体现冰箱设计的合理度，或者开发一些有容纳偏好的冰箱，以供不同需求的消费者选购。

点评：有点文不对题的感觉。要求测量冰箱的实际容积，而不是设立一个新的衡量装载能力的标准。但是，创意不错！

如何测量冰箱的容积？05

七、网友“chenyu”的热闹答案

其实我觉得一次性测量免不了会很麻烦(比如填乒乓球、烧蜡烛……)。

为什么不考虑测很多次呢？这里我们使用的算是统计学的

方法：

方案：

1．先把冰箱关上一段时间，保证冰箱内空气温度与室温一致(这里假设室温不变，也可以找室温相同的时候)。把冰箱制冷到一定等级(冰箱上都可以调设)等到冰箱待机(冰箱也是像空调一样间歇制冷的)就可以了，我们设用电量为P0和温度为T，至于用电量与容积关系什么的不用管。

2．关上冰箱等冰箱温度回到室温，在冰箱里加入200mL的室温的水(其实任意量都可以，方便加就是了)，其实加一定体积的金属也可以(有的话)，把冰箱制冷到一定等级，测用电量P1。

3．关上冰箱等冰箱温度回到室温，在冰箱里加入300mL的室温的水，把冰箱制冷到一定等级，测用电量P2；

4．关上冰箱等冰箱温度回到室温，在冰箱里加入400mL的室温的水，把冰箱制冷到一定等级，测用电量P3；

5．关上冰箱等冰箱温度回到室温，在冰箱里加入500mL的室温的水，把冰箱制冷到一定等级，测用电量P4……

其实越多次越好，但基本上四五次是要有的。

于是我们得到两组数据，一组是用电量P0、P1、P2、P3……

一组是水的体积；我们把P1-P0、P2-P0、P3-P0……等看成一组(排除冰箱的其他耗电)，水的体积为另外一组。

由于Q=mC(T2-T1)(Q指消耗能，m指质量，C指比热容)所以耗能和温度变化是呈线形的，由于温度变化不好控制，这里通过加水来控制比热容的变化，但仍然呈线性关系。因为现在温度恒定了，变化的只有水和空气的平均比热容，即

Q=(mC)*T；m

C=m1C1+m2C2。其中

m1、m2是空气和水的质量，

C1、 C2是它们的比热容。

至于电冰箱耗电量差(P1-P0)与Q的关系，基本上是线性的，因为冰箱靠的是氟利昂的气化与液化，而氟利昂的体积是相同的，故向外释放的能量和向里是正比关系的(一般情况下是相等的，这里只要两边是正比就可以了)。而我们考虑的耗电量差，基本上已近抵消掉了多余的耗电。这里假设比例为K，即

P-P0

=KQ-kQ0

=Km2C2T+Km1C1T。

这里可以用线性回归(只要有两组数据就可以很容易的回归)。可以用线性回归的公式，也可以直接用Excel输入两组数据画图然后点情节趋势线(PlotTrendline)。

然后我们得出来趋势线的方程，P-P0 =Km1C1T+KTC2m2，其中P和m2是变量。

而通过方程画出来线以后，我们得出的了常数项m1C1T和截距C2T，因为比热容都已知，所以冰箱中空气质量m1就出来啦。知道冰箱内空气的质量，则其体积自然就出来了。(因为冰箱里一开始就是常温下的空气，冰箱密封性也不错)不足：冰箱的泄漏问题，其实前面很多方案和我一样，应该都有遇到这样的问题。

点评：基本的想法，在于从室温开始降温，冰箱和冰箱里面的一定体积的水到某一个低温，然后看耗电量和体积的关系来推断冰箱里面空气的体积。但是实际上，这种做法的误差可能非常大。即使考虑耗电量的差值，冰箱总是有一个效率的问题，这个制冷效率也还要看过程中的降温速度如何等。在实际操作中，这个因素可能难以扣除。