最近看了一檔電視節(jié)目,里面有一個環(huán)節(jié)就是嘉賓用口香糖破開椰子殼,驚得我下巴都要掉下來了。以“軟”克“硬”,這是真的嗎?
何謂軟何謂硬,從日常經(jīng)驗出發(fā),相信各位自有判斷。要不然也不會發(fā)誓“一頭撞死在豆腐上”了。豆腐可能還行,但是千萬別口誤成“一頭撞死在面團(tuán)上”,因為,那是很容易做到的。
軟的甚至沒型的面團(tuán)看起來很好欺負(fù),想怎么捏怎么捏,但是,如果你想跟它玩硬的,比如給它一記直拳,你的拳頭的痛感就會讓你明白什么叫吃軟不吃硬的家伙。如果只用淀粉勾個濃芡,也就是水淀粉,效果就更明顯了。面團(tuán)和水淀粉到底是軟是硬呢?它們既軟又硬。這類物質(zhì)科學(xué)一點的叫法叫“非牛頓流體”,定義是剪切力和剪應(yīng)變率不為線性關(guān)系的流體。
吃軟不吃硬的這些是非牛頓流體中的剪切增稠流體,口香糖中的膠基也是這樣。你用低剪應(yīng)變率對它,也就是慢慢蹂躪它,口香糖似乎很軟。但如果你快速打擊,它就迅速變粘稠和堅硬。刺穿椰子殼就不在話下了。
剪切增稠特性的流體用途很廣泛,比如有人在開發(fā)類似材料的防彈衣,日常穿著很柔軟,遇到高速子彈就會變硬。要讓我打賭,我還是更愿意撞死在番茄醬和奶油拉花上。它們都是非牛頓流體里的另一類——剪切變稀流體。跟口香糖和面團(tuán)正相反,它們吃硬不吃軟,越是快速攪拌,它們就變得越稀。
跟非牛頓流體對應(yīng)的是自然是牛頓流體,但那其實是一種理想狀態(tài),現(xiàn)實世界屬于非牛頓流體。各位可能注意了我全篇都沒提什么液體還是固體。什么是液體什么是固體還真是科學(xué)界里的煩人的官司,就像昆蟲學(xué)家從來不去區(qū)分什么蛾子和蝴蝶一樣,物理學(xué)家更傾向于用“軟物質(zhì)(soft matter)”來定義大家看到的所有不軟不硬,又軟又硬的物質(zhì)。soft真的matters。