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大象无形 罗会仟 盲人摸象：或摸鼻子，或摸尾巴，或摸大腿，或摸屁股，无一能摸出大象的真实面目，大概是因为“大象无形”吧?开个玩笑，事实上，此“大象”非彼“大象”

admin2016-04-25  51
问题                                           大象无形
                                            罗会仟
    盲人摸象：或摸鼻子，或摸尾巴，或摸大腿，或摸屁股，无一能摸出大象的真实面目，大概是因为“大象无形”吧?开个玩笑，事实上，此“大象”非彼“大象”，乃是《老子》中“大象无形”之“大象”。物理学中的流体便是这种“无形的大象”。
    所谓流体，可以从字面上理解为流动的物体，也可以从形象上理解为没有固定形状的物体。你可以把流体塑造成任何形状——圆的、方的、球的都可以，但这些形状都是不稳定的——只要撤掉容器，流体就成别的形状了。从微观角度来说，组成流体的分子或者粒子之间的相互作用非常微弱，分子之间的束缚很小，它们之间的距离很容易因外界扰动而改变，表现到宏观上，就是流体可以轻松拥有任意形状。用“大象无形”来形容流体是再恰当不过了。
    伯努利的《流体动力学》建立的描述流体定常流动的伯努利方程，让人们从物理学角度全面认识流体。伯努利方程的一个简单的推论就是：流体高处压力低，流体低处压力高。例子在中国科技馆可以看到：放一个气球到圆锥形的容器里面，从顶端往下吹气，气球并不是顺着气流往下掉而是往上爬；一个注满水的V形玻璃管两边分别放一个木球和一个空心铁球，静止时木球浮在水面而铁球沉在水底，当V形管旋转起来并达到一定速度时，铁球会浮上来而木球反而沉下去了。实际上，飞机快速飞上天空，喷雾器和汽缸发动机原理、足球中香蕉球和乒乓球中旋转球等问题，都可以用伯努利方程来解释。流体的魅力在于它总是有一些捉摸不定的东西让你惊讶。
    生活中最常见也是最特殊的流体当属水。常见是因为水覆盖了地球的绝大部表面，水孕育了并维持着地球上的一切生命。不只是“女人是水做的”，其实男人也差不多都是“水货”。说水特殊是因为水作为流体，水分子之间除了范德瓦尔斯作用，还有一种更特殊的相互作用——氢键，即水分子由于电荷极化造成分子和分子之间还存在一种更强的电磁作用。正是如此，水结成冰才体积变大，浮在水表面而不是沉积在下面，否则地球上大部分的鱼在冬天都死翘翘了，整个生态系统都可能因此崩溃。氢键的存在也使得水的结晶态——冰有各种非常漂亮的形状，至今人们也没有弄清楚水有多少种变相。
    除了水之外，生活中的流体还有空气。大气和水的共同作用，使得我们这个世界有风雨雷雾霜雪等复杂的气候。正是因为空气随处流动，“没有不透风的墙”，世界的每一个角落才充满生机。全球大气循环带来的季风，就是地球的“呼吸机”。而大洋中水的循环则构成了洋流，为冰冷的两极送去了温暖。地球内部的熔岩不断地流动，形成了地磁场——有效地屏蔽了宇宙中大量的高能辐射，为地球撑起了一把保护伞。正是这些流体的存在，使得地球成为人类的美好家园。
    流体没有固定形状，用科学的话来说就是存在许多亚稳态甚至非平衡态，不稳定是流体的典型特征。水流的不稳定会有湍流的出现，小河里的小涡旋就是个例子。流体的最不稳定状态是混沌，一个小小的初始状态的改变会产生意想不到的结果。南美洲的小蝴蝶轻轻扇动翅膀，若干天后在北美洲就会引起一场飓风——“蝴蝶效应”虽说夸张了点，这种可能性的确存在。科幻电影认为跨越时空到古代，哪怕是踩了一颗小草也许就毁灭了当今的一片森林。影片《后天》讲述的就是全球变暖导致洋流紊乱和气候恶化，地球从极地开始迅速进入冰川期，引发了全球性的大灾难。这并不是人类的可怕臆想，如果不善待在这些“善变”的流体，终有一天人类会遭到前所未有的报应的。
    认识了地球上的一些流体，再让我们看看宇宙中的流体。现代宇宙学发现了一种玄妙的流体——暗能量，它占据了宇宙的73％左右的质量，是我们宇宙的重要组成部分。但暗能量究竟是什么东西，人们还在云里雾里。这个暗能量最匪夷所思的特征就是它具有负压强。一般来说，我们常见的流体都是体积越小压强越大的，或者说体积越大压强越小的。但是暗能量不同，它是体积越大压强越大。正是由于大量暗能量的存在，才使得我们的宇宙在加速膨胀，越变越大。
                                   (摘自罗会仟《水煮物理》，有删改)
结合全文内容，你认为应该怎样对待我们周围的流体。
选项
答案①要进一步研究流体的特征，让它更好地服务于人类生活。②要保护好身边的流体，珍惜水资源．保护大气层，避免环境恶化。③警惕流体不稳定的特征，善待流体，防止遭受报应。
解析
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