《茶杯里的风暴》的原文摘录
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从温暖的皮肤上蒸发的汗水在塑料泳镜里形成大量蒸汽。我游得越努力，蒸发的汗水就越多。现在我的泳镜内部变成了一个迷你桑拿房，里面又热又潮湿，但周围的海水却凉爽宜人，外面的环境不断地冷却泳镜的镜片，空气中灼热的水分子碰上凉爽的塑料镜片就会释放出热量，冷凝成液体。但这还不是关键。真正的问题在于，这些水分子在镜片内侧凝结成液体后还会自发地聚集起来，也就是说，水分子彼此之间的引力远大于塑料对水分子的引力。表面张力让水分子向内凝聚，迫使它们聚集成微小的水滴，以便缩小表面积。这些水滴都很小，直径可能只有10~50微米。作用于水滴的重力无法抵消镜片与水滴之间的摩擦力，你就算等得再久，它们也不会自己流下去。 (查看原文) —— 引自章节：泳镜上的雾 -
（我在海边还有个意外发现：要是你想跟鸟类爱好者搭讪，不妨随口问问他们海鸥的事情。鸥是个庞大的家族，其中部分物种生活在海里或者海边，但实际上没有任何一种鸟儿名叫“海”。真正的鸟类爱好者要么花好几个小时来跟你解释这件事，要么干脆对你嗤之以鼻。）快活的鸟儿随着浪潮的波动在海面上起起伏伏，尽管海浪来了又去海鸟的位置却不会挪动分毫。这个现象告诉我们，形成波浪的海水其实停留在原地没有动过。运动的是波浪，而不是形成波的“物质”一一水。波不可能是静态的，它本质上是介质形态的变化，所以波总在运动。波携带能量（水形成波，然后恢复原状，这两种过程都需要消耗能量），但不会携帯“物质”波能够传输能量，有周期性变化。坐在海边凝望海浪会让我觉得心旷神怡，这也是原因之一：我能看到海浪携带着能量不知疲倦地涌向岸边，但水本身却亘古不变。 (查看原文) —— 引自章节：浪花 -
象群来到水边。和其他地方一样，这里看似平静的空气在一刻不停地运 动着，无数分子撞击着大象皱巴巴的灰色皮肤，也撞击着地面和水面。族长走在象群的最前面，它甩着鼻子慢吞吞地走进池塘，沉重的脚步激起阵阵涟漪。它把鼻子伸进水里，闭紧嘴巴，胸部周围的大块肌肉开始收缩，使胸腔扩张。随着肺部的膨胀，肺里需要更多空气分子去占领新的空间。这意味着，在接触凉爽池水的象鼻末端，鼻孔里撞击水面的空气分子会变少。尽管空气分子运动的速度不変，母象肺内气压仍会下降。在外部气压与肺内气压的推挤赛中，外压获得了胜利。内压小于外压，所以外压推动水进入象鼻。不过，等到水占据了一部分空间后，母象体内的空气分子又会恢复原来的密度，象鼻里的水柱也不再上升。 你用鼻子喝水会呛到，大象也一样。在鼻子里存了大约8升水以后，族长的胸腔就会停止扩张。接下来，它弯起鼻子对准自己的嘴，肌肉挤压胸腔，让肺变小。体内的空气分子受到挤压，象鼻内部的水面就会遭到更多撞击。内压和外压的战斗倒过来重演一遍，象鼻里的水被挤到嘴里。族长通过控制肺的容量来调节内外压差。只要闭上嘴巴，鼻孔就成了空气出入身体的唯一通道，这样它就能够随心所欲地用鼻子吸入或喷出东西了。象鼻和肺是大象操控空气的工具，大象借助空气来喷水，而不是单纯依靠自己的力量。 我们用吸管喝水也是基于同样的原理。肺部扩张，肺内空气变得相对稀薄，在吸管里对水面施压的分子就会变少，于是外部气压推动管内液面上升。这个动作我们称之为“吸”，但实际上我们并没有对水施力，吸管外的空气替我们推动了吸管里的水。只要一边空气分子撞击的力度大于另边就连沉重的水都可以被推动。 象鼻和吸管利用气压吸水的能力也有限度。两侧的压差越大，一侧对另一侧的推力也越大。但你能够用吸管制造的压差顶多就是一个标准大气压的大小。最完美的真空泵也只能把水抽到10。2米的高度，因为我们周围的空气只能提供这么多推力。所以，为了最大限度... (查看原文) —— 引自章节：马德堡半球和大象的鼻子 -
用跷跷板的思路解决重力问题的例子还有很多。请想象一个4米高的支点，支点两头各有一块6米长的板子，它们共同组成了平衡的跷跷板。我说的不是大桥，而是霸王龙，它是白垩纪最负盛名的食肉动物。两条粗壮的腿支撑着霸王龙的身体，髋部就是它的支点。霸王龙之所以不会摔个嘴哨泥，是因为它长着恐怖牙齿的沉重头颅与肌肉发达的长尾巴达到了平衡。不速作为一座行走的跷跷板，霸王龙生活得并不轻松。再一往无前的霸王龙也难免偶尔想转个方向，但这个看似简单的动作对它们来说却很困难。人们估计，霸王龙需要花费一两秒的时间才能转身45度；《侏罗纪公园》里的霸王龙既聪明又敏捷，但在现实世界里，霸王龙不可能那么灵活。庞大强壮的恐龙为什么会有这样的弱点？这都亏了物理学。 (查看原文) —— 引自章节：厨房秤、伦敦塔桥和霸王龙 -
生鸡蛋的例子可能更实用一点。鲜鸡蛋的密度大于水，所以在冷水中，它会平躺着沉到水底；但是在冰箱里放了几天以后，鸡蛋会慢慢失水，蛋売里的水分悄悄流失，空气分子渗入鸡蛋大头内的气囊。放了一周左右的鸡蛋在水中也会沉底，但会立起来，蛋売较小的那头朝下，大头内多余的空气离水面更近。如果鸡蛋整个浮了起来，那说明它实在放得太久ー一早餐还是换些别的吃吧！ (查看原文) —— 引自章节：鱼会打嗝吗？ -
如果在显徽镜下观察咖啡液滴，你会看到水分子正在乐此不疲地玩磁碰车，庞大的褐色咖啡粒子就夹杂在这些分子中间。水分子之间的引力很强如果有某个分子向液面外凸出了一点，其他分子立即会把它拉回大家庭里这意味着水形成的液面就像某种弹性薄膜，下方的水一直在向下拉扯它，所以液面永远是光滑的。液面的这种弹性就是“表面张力”，稍后我们会详细介绍这个概念。而在液滴边缘，液面光滑地向下弯曲，与桌面相交，维持着液滴的位置和形状。但是，房间里相当暖和，时不时有某个水分子离开液面，以蒸汽的形式上升到空气中。这个缓慢的过程叫作蒸发，蒸发出去的只有水分子。咖啡的微粒不会蒸发，只能留在液滴里。 (查看原文) —— 引自章节：咖啡渍和显微镜 -
牛奶均质乳化背后的原理还能运用到其他很多地方。下次打喷嚏的时候，不妨想一想你喷出的液滴尺寸有多大。如果尺す太小，那么这些携带病菌的液滴可能会一直飘浮在空气中，很难坠落下去。 (查看原文) —— 引自章节：偷吃奶油的蓝山雀 -
在泳镜的镜片内侧吐点唾液，然后把它抹匀，镜片就不会起雾了。刚听到这个的时候我做了个鬼脸，而现在，我实在不想再当睁眼瞎，所以就照办了。返程的体验果然大不相同。我的搭档觉得太无聊，她想赶快游回去，所以我只能拼尽全力跟着她。不过更重要的是，现在我能看清周围的景象了一一游泳的人、海藻、目标海滩，还有偶尔从身边游过的好奇的鱼儿。唾液的作用类似洗涤剂：它会降低表面张力。我的泳镜依然是个迷你桑拿室，泳镜内部的水蒸气依然稠密，但现在，由于表面张力太小，水分子无法凝聚成水滴，只能在镜片上形成一层薄膜，自然也就不会遮挡视线了。回到海滩上以后，我的心情十分愉快，因为完成挑战带给我解脱感，也因为我对水下世界有了新的体悟。 在物体表面喷洒薄薄的一层表面活性剂就能有效防雾。能够充当表面活性剂的东西有很多，包括唾液、洗发水、剃须泡沫，还有昂贵的商用防雾剂。涂了表面活性剂以后，凝结的水汽会立即被这些化学物包裹起来。这些活性剂的表面张力很小，所以水分子无法凝聚成水珠，只能均匀地分布在物体表面。如果没有更强的外力，这层水膜将一直留在泳镜内侧。而“更强的外力唯一可能的来源就是表面张力，既然强大的表面张力已经不复存在，问题也就迎刃而解了。 降低表面张力是解决方案之一。除此以外，还有一条路：增加镜片对水分子的吸引力。水滴会自动凝聚成球，如果你把水倒在塑料或玻璃表面上水滴会高傲地抱成一团，尽量减小自己与塑料接触的面积。但是，如果接触面吸引水分子的能力足以与水分子之间的引力抗衡，那么水珠就会牢牢吸附在接触面上。它们不再是接近圆形的水珠，而是变成扁平的一摊，这时候，水分子之间的引カ和接触面对水分子的吸引力大致相等。最近我买了一副配备了亲水镜片的泳镜，水汽依然会凝结，但在亲水层的吸引下，这些水分子会均匀分布在泳镜内侧，泳镜再也不会起雾了。 (查看原文) —— 引自章节：泳镜上的雾 -
番茄酱的主要成分是过筛西红柿、醋和香料。混合物本身很稀，亳无特别之处，但在加入了0.5%的多糖之后，它就完全变了。这种糖名叫黄原胶，是一种常见的食品添加剂，由细菌发酵生成。玻璃瓶放在桌上的时候，水分之中的这些长长的糖分子彼此纠缠，维持着番茄酱的形态。而在我们摇晃瓶子的时候，它们开始松动，不过很快又会重新缠到一起。等到你开始拍打玻璃瓶，番茄酱受到的振动更加剧烈，纠缠在一起的分子不断分开，最后，它们纠缠的速度再也赶不上松脱的速度，一旦越过这个关键点，番茄酱就会失去类似固体的特性，哗啦啦一下子就从瓶子里涌出来。 (查看原文) —— 引自章节：番茄酱和蜗牛 -
事情似乎是这样的：这些鸟儿看的速度不够“快”，无法捕捉变化的场景，所以它们实际上并不是在前后摆头，而是先把头往前探一点，然后身体跟上，最后头向后摆动。在它迈出这一步的过程中，头的位置基本保持不变，这样它オ有更多时间分析眼前的景象，然后再近出下一步。它们先给周围的景象拍一张“快照”，然后探头向前，拍摄下一张快照。要是你能着一只鸽子观察一会儿，你一定会觉得我说得很有道理（不过这需要一点耐心，因为鸽子的动作通常很快）。为什么某些鸟类搜集视觉信息的速度特別慢，以至于必须前后摆头，但其他鸟儿却不用这样？谁也不知道这个问题的确切答案。但有一点毋庯置疑：速度较慢的动物必须把世界分割成一帧帧的静止画面，才能跟得上外界的变化。 人类的眼睛基本跟得上行走的速度，但如果在走路或者奔跑的时候要仔细査看近处的东西，你总得停下脚步才能看个清楚。你的眼睛无法在移动中以足够快的速度搜集所有细节。实际上，人类处理这个问题的方法和鸽子模一样（虽然我们不会前后摆头），只不过我们的大脑会把所有东西拼成完整的画面，所以就连我们自己也无法察觉到这一点。我们的眼晴总在迅速地从某个点跳跃到下一个点，眼神的每一次停留都会为你的脑内画面增添更多信息。 (查看原文) —— 引自章节：极快和极慢 -
一般而言，气体分子之间几乎不存在任何引力，所以无论容器有多大， 它们都会向外扩散，填满整个空间。液体的情况就有点不一样了。液体分子也会像气体分子一样互相碰撞，但分子之间的距离拉近了很多。室温下，空气中气体分子之间的平均距离大约是单个分子长度的10倍。可是在液体里，分子之间几乎没有空隙。这些分子不断碰撞、振动，它们仍在运动，但速度比气体分子慢得多。所有这些决定了一点，液体分子更容易相互吸引，抱团形成液滴。分子的活跃程度也和温度有关。液滴的温度较低，分子运动的速度也较慢，此时它们更像是在贴着彼此挤来挤去。如果加热液滴，那么所有分子的平均速度都会变快，部分分子得到的能量会比別的伙伴多。 分子要想逃离液体，变成气体飞走，就需要足够的能量来摆脱其他分子。这个过程叫作蒸发。得到了足够从液体中逃离的能量，分子就会飘起来进入空气。我湿漉漉的衣服里有很多液态水，分子在液体中懒洋洋地运动，却没有足够的能量逃离这个环境。 (查看原文) —— 引自章节：湿衣服和煎奶酪 -
温度越高，物体分子和原子运动越活跃，携带能量也越多。假没探度计放进浴缸，冰冷的玻璃管被热水包围，那么热水中快速运动的分子会推击玻璃，把能量赋予玻璃的原子，让后者活跃起来。玻璃里面的原子不会乱跑，却可以在原地剧烈振动。就这样，玻璃的温度升高了。玻璃里的原子又会在活跃的振动中冲撞液态酒精分子，再次传递能量。于是，温度计的小囊开始升温，最后温度等同于浴缸里热水的温度。 所有物品在受热时都会膨胀，因为活跃的分子和原子需要更大的活动空间。但酒精分子膨胀的幅度比玻璃大得多。同样的温差下，酒精体积膨胀的幅度大约是玻璃的30倍。现在，小囊里的酒精需要更多的空间，于是它只能进入中空的细管里。酒精在管内上升的距离与酒精分子的受热情况直接相关，温度计上的刻度会做出合适的标定。如果小囊里的液体冷却下来，酒精分子运动速度减缓，需要的空间也随之缩小，达到的刻度线也会降低。一切就是这样精妙，通过玻璃温度计上的刻度，你可以直接读出原子无规则运动的剧烈程度。 不同材料受热后的膨胀率不同。打不开果酱瓶盖的时候，你可以用热水冲一冲整个瓶子。玻璃瓶身和金属瓶盖都会膨胀，但金属的膨胀率远大于玻璃。因此在受热之后，瓶盖更容易打开。尽管这些物体体积的变化小得微不可察，但你能够清晰地感受到变化的结果。 (查看原文) —— 引自章节：冰块、玻璃和体温计 -
归根结底，地球储存的太阳能最终总会以某种形式重新回到宇宙中，但释放能量的过程却可能带来灾难。植物在生长过程中需要吸收二氧化碳，要是你把植物储存的能量释放出来，这些二氧化碳也会重新出现，回归大气。 (查看原文) —— 引自第238页 -
汤力水再紫外线下也会发光，因为水中的奎宁具有荧光性。 (查看原文) —— 引自第4页 -
爆炸发生的瞬间，游戏规则变了。在此之前，困在种皮内部的水蒸气是出不来的，随着温度不断升高，蒸汽使种皮内部的气压不断增大。坚韧的种皮破裂的瞬间，种皮内部的物质立即暴露在外部环境的压强（标准大气压）下，这些物质的体积也不再受限。淀粉凝胶内部灼热的分子仍在左右冲突，但外面却再也没有什么东西束缚它。于是凝胶开始爆炸性膨胀，直至其内部和外部气压相等。致密的白色凝胶变成了蓬松的白色泡沫，整个玉米粒向外翻了过来，然后逐渐冷却固化。整个转化过程就此结束。 把爆米花倒出来以后，你总会发现几个没爆开的“伤兵”，焦黑的玉米粒悲伤地躺在锅底。如果种皮破损，高温蒸汽会直接逃逸，玉米粒内部无法积聚气压，自然就不会爆开。正因如此，玉米可以用来做爆米花，其他谷物却不行，因为它们的种皮上有细小的孔洞。如果玉米粒太干——比如收获的时机不对——导致种皮内部的水分不足以在蒸发后产生足够的压强，它也不会爆开。少了剧烈的爆炸，原来不能吃的玉米粒到最后还是不能吃。 我端着茶和这碗烹制完美的爆米花走到窗边遥望外面的风暴。破坏有时也不是坏事。 (查看原文) —— 引自第13页 -
在物理学的世界里，时间非常重要，因为事情发生的速度会影响很多东西。如果你以两倍的速度去完成一件事，有时候能节省一半的时间。不过更常见的是，你会得到一个截然不同的结果。这一点很有用，我们也会运用这个原理以各种方式来控制周的世界。时间尺度决定了事情的结果这一点奇妙无穷。 (查看原文) —— 引自章节：第4章 时光中的一瞬——走向平衡 -
控制了能量的流动，也就控制了释放能量的时机。 (查看原文) —— 引自章节：船闸和大坝 -
和古代文明一样，我们也面临着资源有限的问题。植物形成的化石燃料能量实际上来自太阳，要是没有植物的转化，这些能量只能变成无法利用的微弱热量，就像流入平原的水一样。化石燃料像一座大坝，它将能量截留在临时的平衡态中。我们把这些燃料挖出来，对它进行适当的催化，为能量提供一条通往另一种平衡态的路径（以火焰和化学将燃料转化为二氧化碳和水），从而控制了能量释放的时机。我们面临的问题是，化石燃料中储存的“上游”资源只有这么多，近年来我们已经释放了亿万年来积攒的大量能量。化石燃料的宝库日渐枯竭，重新补充库存需要亿万年的时间。所以现在，我们正在努力开发各种各样的可再生能源，胡佛水坝的水电站就是一例，尽管从本质上说，这些能量的源头都是太阳能。我们的文明面临的挑战自始至终不曾改变：如何有效地保存和重启能量流，在尽量不改变世界的前提下办成尽可能多的事情。 (查看原文) —— 引自章节：None -
下次当你打开某件由电池驱动的设备时，请记住，按下开关的时候，你实际上是在选择能量从电池中释放的时机，引导能量进入设备电路，帮助你去做有用的事情。完成任务以后，能量会以热的形式释放，这是它唯一的归宿。世界上的所有开关作用完全相同，它们控制着流动的时机，而流动总是趋于平衡。不同的流速也会带来不同的结果。在这里，时间很重要，因为它只有一个方向。我们通过选择时机和速度来掌控世界。但有时候，事物在达到平衡后不会停下来。如果一切发生得很快，那么平衡可能会再次被打破，这将引发一系列新的现象，甚至会造成问题 (查看原文) —— 引自章节：None -
全世界的所有飞机跑道都会标有数字，其大小等于跑道偏离正北的方向角数值除以10。 (查看原文) —— 引自章节：祖父的盒子和一段科学史
作者: [英] 海伦·切尔斯基
副标题: 用日常之物揭开万物之理
原作名: Storm in a Teacup: the Physics of Everyday Life
isbn: 7559624677
书名: 茶杯里的风暴
页数: 256
出品方: 未读·探索家, 未读
译者: 阳曦
定价: 68.00
出版社: 北京联合出版公司
出版年: 2018-9-28
装帧: 平装