趣味物理学-第10部分
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这时候那个铜圆当然还留在盘上，只要少许等一会，等它干了，就可以把
它拿出来，这时候你的手就可以一点不沾水。
是什么力量把水赶到杯里去，使它支持在某一个高度却不落下来呢？
这是空气的压力。燃着的纸烧热了杯里的空气，空气的压力增加了，就把
一部分空气排了出去。等纸片烧完以后，杯里的空气又冷了下来，压力也
跟着减低了，外面空气的压力就把盘里的水赶进杯子里去了。
不用纸片，拿两根火柴插在一只软木塞上点着了，象图64 所示的样
子，也可以得到同样结果。我们时常听到甚至读到一些对于这个实验的不
正确的解释①。说甚么纸片燃着后，“烧去了杯里的氧气”，因此杯里的
气体减少了。这种解释是完全不正确的。主要的原因是由于空气的受热，
而完全不是什么纸片烧去了一部分氧气。这一点的证明就是，第一，这个
实验可以完全不用燃烧纸片，只要把杯子在沸水里烫过也可以。其次，假
如用浸透酒精的棉花球来代替纸片，那么，因为它可以燃烧得更久，把空
气烧得更热，水也就几乎可以升到杯子的一半；但是，大家都知道，空气
里的氧只占全体积的五分之一呀。最后，还有一点可以提出，就是，“烧
去”了氧却生出二氧化碳和水汽，它们会占据氧的位置的。
我们怎样喝水？
咦！难道连这样一个题目还有什么值得去想一下的吗？当然，我们已
经习惯把杯子或茶匙放到嘴唇边，把里面装着的液体“吸”进去。正就是
这个我们已经非常习惯了的简单的“吸”的动作，需要解释一下。真的，
为什么液体会流进我们的口腔去呢？是什么东西使它流进去的？原因是
这样的：在喝水的时候，我们一定要把胸腔扩大，这样就把口腔里的空气
抽去，使口腔里的压力减低；于是，在外面的空气压力作用之下，液体就
要流到压力比较小的地方——流进到口腔里去了。这里发生的现象，跟连
通管里的液体所发生的完全一样，假如我们把在连通管的一个管里液面上
① 洗脸用的香肥皂比较不大合用。
的空气抽稀薄，这时候，由于大气压力的作用，连通管这一个管里的液面
就会升高。相反的，如果你用嘴唇严密地裹着一只盛水的瓶的瓶口的话，
那么即使你用很大的力，也不可能从瓶里吸出水来，这是因为嘴里空气的
压力和瓶里水面上的压力完全相等的缘故。
所以，严格地说，我们喝水不只是用嘴巴，还用肺部；就因为肺部的
扩张才使水流进到我们嘴里去。
漏斗的改善
假如你曾经用过漏斗把某种液体注到玻璃瓶里去，你一定有这样的经
验，就是一定要常常把漏斗向上提起—下，否则液体就会留在漏斗里，不
流下去了。这是因为瓶里的空气没有排出去的路，因此它的压力阻碍了漏
斗里的液体流进去。起初固然也会有一些液体流下去，这是因为瓶里空气
受到压力的作用，略略缩小一些的缘故。但是，空气的体积一压缩，压力
也就增高了，就会抵住了漏斗里的水的压力。因此，假如不把漏斗提起，
让压缩的空气逸出，漏斗里的水是不可能继续流进瓶里去的。
因此，最实际的办法是把漏斗的外面做成瓦楞形，使漏斗架在瓶口上
以后，仍旧留出许多间隙，让瓶里的空气往外流。这样构造的漏斗在平常
还没有见到应用；在实验室里却已经有用这样构造的漏斗的了。
一吨木头和一吨铁
大家都知道这个用来开玩笑的问题：一吨木头和一吨铁，哪一个重
些？有人不想一想就回答一吨铁重些，常常引起大家的哄笑。
假如回答的人说一吨木头重些，那么大家就要笑得更厉害了。这样的
说法，好象一点没有根据，可是严格地说，这个答案却是正确的！
问题在于阿基米德原理不但在液体方面适用，在气体上也适用。根据
这个原理，每个物体在空气里所“失”的重量，等于给这物体所排开的同
体积的空气重量。
木头和铁，在空气里当然也要失去它们的一部分重量，要求出它们的
真正重量，得把所失的重量加上去。因此，在我们这个题目里，木头的真
正重量应该等于1 吨加上跟这块木头同体积的空气重量；而铁的真正重量
应该等于1 吨加上跟这块铁同体积的空气重量。
但是，一吨木头所占的体积，要比一吨铁多得多（大约等于铁的15
倍），因此，一吨木头的真正重量要比一吨铁的真正重量大！说得更明确
些，我们应该说成这个样子：在空气里重一吨的木头的真正重量，要比在
空气里重一吨的铁重些。
一吨铁大约占据■立方米的体积，而一吨木头大约占据2 立方米，这
两种物体排出的空气相差大约2。5 公斤。你看，一吨木头实际上要比一吨
铁就重出这么多！
没有重量的人
大概许多人小时候就有过一种幻想：假如自已变成和羽毛一样轻，甚
至比空气还轻①，那就可以免除那个讨厌的引力的作用，自由自在地高高
升到天空去，飘游到各地，那该多么好呢！但是，这样想的时候忘记了一
件事情，就是人所以能够在地面上行动，只是因为人比空气重。实际上，
托里析利说过，“我们人是生活在空气海洋的底上的”，因此，假如我们
不管什么原因突然变轻了，变得比空气还轻，就不可避免地要向这个空气
“海洋”的表面升起。那时候我们的遭遇就会跟普希金所写的“骠骑兵”
那样：“我把整瓶都喝光了：信不信由你，我可突然象羽毛般地向上飘起
了。”那时候我们会升到好多公里高，一直升到那里稀薄空气的密度跟我
们身体的密度相等的地方为止。而你原来打算自由自在地在山谷、平原上
盘旋游历的想法，也完全破灭了，因为，你从引力的约束下面解放出来了，
却立刻又成了另外一个力量的俘虏，成了大气流的俘虏了。
作家威尔斯曾经把这种不寻常的处境选做他的一部科学幻想小说的
主题。
一位非常臃肿肥胖的人，多方想法减轻他的体重。这篇小说的主角恰
好有一种神奇的药方，吃下这种药会使胖子减轻体重。这个胖子向他要了
药方，照着把药服了下去，于是，当那位主角去探望这个朋友的时候，下
面这样出乎意外的事件使他大吃一惊。他敲了敲房门：
门许久还没有开。我听到钥匙的转动声音，然后，听到了派克拉夫特
（胖子的名字）的声音：
“请进来。”
我旋动了门柄，打开了房门。自然，我以为一定可以看到派克拉夫特
了。
可是，你猜怎么样，——他不在房里！整个书房都零乱得很，碟子和
汤盆放在书本和文具中间，几张椅子都翻在地上，可是派克拉夫特却不在
这儿。。
“我在这儿哪，老兄！请把门关上，”他说。这时候我才把他发现。
这个人竟在天花板底下，靠门的那个角落上，好象给人粘在天花板上
似的。他的脸上带着恼怒和惊惧的表情。“如果有些什么差池，那么，您，
派克拉夫特先生，就会跌下来把头颈跌坏的，”我说。
“我倒情愿跌下来呢，”他说。
“象您这样年纪和体重的人，竟做这种运动。。可是，真的，您是怎
样支持在那儿的呀！”我问。
突然我发现竟是一点也没有什么支持他，他是飘浮在那上面，就象一
个吹胀了的气球。
他用力打算离开天花板，想沿墙壁爬到我这儿来。他抓住一只画框，
但是那画框跟着他过去了，他就又飞到了天花板底下。他撞到天花板上，
这才使我明白他的膝肘各部所以沾上了许多白粉的缘故。他重新用更大的
细心和努力，想利用壁炉落下来。
“这个药方儿，”他喘息着说，“简直太灵验了。我的体重几乎完全
消失了。”
这一下我一切都明白了。
① 这一点，最先讲到并且提出正确解释的，是纪元前一世纪时的古代物理学家拜占廷的菲罗。
“派克拉夫特！”我说，“您其实只需要治好您的肥胖病，但是您却
一直把这叫做体重。。好，别忙，让我来帮助你吧。”我说，一面捉住这
位不幸的朋友的一只手，把他拖了下来。
他想站稳在什么地方，就在房间里乱蹦乱跳。真是一件不可思议的怪
事！这就跟在大风里想拉住船帆的情形一样。
“这张桌子，”不幸的派克拉夫特说，他已经跳得非常疲惫了，“很
结实，很笨重，把我塞到那底下去。。”
我这样做了。可是，虽然他已经给塞到桌子底下，还仍旧在那儿摇晃
着，跟一只系留着的气球一样，一分钟也不肯安静。
“有一件事情要提醒您，”我说，“您千万别想跑到屋子外面去。如
果您跑到屋外，那您就会飞升到高空去。。”
我提醒他要对他现在这个新的处境想好办法。我暗示他可以学会在天
花板上用两只手走路，这大概不会有什么困难的。
“我没法睡觉，”他抱怨说。
我教给他在铁床的钢丝网上缚好一个软褥子，把一切垫在床上的东西
用带绑在那上面，把被也扣在铁床的边上。
人们给他搬了一架木梯进来，把食物放到书橱顶上。我们还想出了一
个绝顶聪明的办法，使派克拉夫特能够随时落到地板上，这办法很简单，
原来《大英百科全书》是放在敞开着的书橱的最上一层的，胖子只要随手
拿两卷书在手里，他便会落到地板上来了。
我在他的家里整整待了两天，两天里面我用小钻和小锤想尽办法给他
做了一些奇怪的用具，给他装了一条铁丝，使他能够去按唤人铃，等等。
我坐在壁炉旁边，他呢，挂在他自己喜欢的那个角落上，正在把一张
土耳其地毯钉到天花板上去，这时侯我起了一个念头：
“哎，派克拉夫特！”我喊道，“我们这些事情都多做了！在衣服里
面装一层铅衬里，不就一切都解决了吗！”
派克拉夫特高兴得差一些要哭出来。
“去买一张铅板，”我说，“衬在衣服里面。靴子里也要衬上一层铅，
手里再提一只实心铅块做成的大手提箱，那就行了！那时候您就不必再待
在这儿，简直可以到国外去旅行了。您更用不着担心轮船出事，万一出了
事只要把身上的衣服脱去一部或者全部，您就可以在空中飞行。”
上面所说的初看仿佛跟物理学上的定律完全符合。但是，这篇故事里
也有一些问题应该提出来。最重要的一点是，即使体重全部消失了，胖子
也并不可能升到天花板底下去！
事实是这样的：根据阿基米德原理，派克拉夫特只有在他衣服连同口
袋里的物体的总重量比他那肥胖身体所排开的空气的重量小，才能“浮
起”到天花板底下去。要算出一个人体体积那么多的空气重量也不难，只
要我们知道人体的比重大约跟水相等。我们平均体重大约是60 公斤，可
知同体积的水重也是这么多，而空气的比重一般只有水的770 分之一，这
就等于说，跟人体同体积的空气大约重80 克。我们的派克拉夫特先生，
再胖也恐怕不会超过100 公斤，因此，他所排开的空气最多也不会超过
130 克。那末，难道这位先生的衣、裤、鞋、袜、日记册、怀表以及别的
小东西的总重量会不超过130 克吗？当然是不止这一些重的。那么，这位
胖子就应当继续停留在房里的地板上，虽然相当不稳定，但是至少不会“象
系留气球那样”，浮到天花板上去。他只有在完全脱掉衣服之后，才真正
会浮上去。如果穿着衣服，他只应当象绑在“跳球”①。。 上的人一样；只
要稍稍用一些劲，比方说轻轻的一跳，就会把他带到离地面很高的地方，
如果没有风，就又慢慢地落下来。
“永动”的时钟
我们在这本书里已经谈到好几种想象的“永动机”，而且也解释过发
明永动机是没有希望的。现在我再来谈一谈一种“不花钱”的动力机，所
谓“不花钱”的动力机，就是不要什么人照顾，却能够长时期工作的机械，
这种机械所需要的动能是从四周的自然环境里得到的。
大家大概见过气压计这个东西吧。气压计有两种：水银气压计和金属
气压计。在水银气压计里，水银柱的上端随时跟着大气压力的变化升起或
降下；在金属气压计里，在大气压力变化的时候，指针会跟着摆动。
十八世纪时候，一位发明家利用了气压计的这种运动来发动时钟的机
械，他就这样造出一只时钟，能够不要外力就使钟自动地走起来，而且可
以不停地走着。英国的有名机械师和天文学家弗格森看到这个有趣的发明
以后，曾经这样评价（在1744年）道：“我仔细观察了上面说的那只时
钟，它是由一个特别装置的气压计里的水银柱升降带动的；我们没有理由
可以相信这只钟会在什么时候停下来，因为贮藏在这只时钟里的动力，即
使把气压计完全拿走，也已经可以维持这只钟走一年之久。我应该率直地
说，根据我对于这只时钟的详细的考察，无论在设计上或者制造上，它的
确是我见到过的机械里最精巧的一种。”
可惜这只时钟没有能够保留到今天，它给人抢走了，现在藏在什么地
方也没有人知道。不过现在还留下来那位天文学家所作的构造图，因此还
有可能把它重新制出来。
在这只时钟的构造里，有一只大型水银气压计。盛水银的玻璃壶挂在
一只框架上，一只长颈瓶倒插在这玻璃壶里，在玻璃壶和长颈瓶里一共装
了150公斤水银。玻璃壶和长颈瓶是活动的，可以移上或移下。当大气压
力增加的时候，一组巧妙的杠杆会把长颈瓶移下，玻璃壶移上；气压减低
的时候，相反的把长颈瓶移上，玻璃壶移下。这两种运动会使一只小巧的
齿轮总是向一个方向转。只有大气压力完全不变的时候，这个齿轮才完全
静止不动——但是在静止的时候，时钟仍旧会由事先提�
