趣味物理学-第9部分
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度增加100 度时，体积要增加原体积的十分之一），为了避免容器胀破，一定要预先留出一些给煤油膨胀
的空隙。
针——开始。要使一枚针浮在水面，看起来是不可能的事，但是实际上这
件事情做起来并不怎么困难。把一张薄纸放到水面上，上面放一枚完全干
燥的针。另外用一枚针或大头针把薄纸慢慢压到水里去，从纸边开始一步
一步压到纸的中心；等到全张纸都湿透了，它就会自己沉没下去，而针却
仍旧留在水面上。假如你有一块磁石，那么你甚至可以把磁石放在杯子外
面水面的旁边来控制针在水面上浮动。
在相当的练习以后，你竟可以不用薄纸就把针放在水面上：只要用两
只手指抓着针的中部，在离水面不远的地方水平地放下就可以了。
你还可以用一枚大头针（不要比2 毫米粗）、钮扣或者小巧的平面形
的金属物件来代替缝衣针。等你这一些都已经会做而且熟练了之后，可以
拿一枚铜圆去试试看。
这些金属物品所以能够浮在水面上，原因是这些东西在我们手里蒙上
了一层极薄的油，使得它们不容易沾水。正是因为这个缘故，漂浮着针的
水面四周，形成了一个凹下去的表面，这种表面凹下去的情形我们甚至能
够看得出。液体（水）的表面薄膜一直在想恢复原有的平面，因此对针发
生从下向上的压力，支持了针不会沉下去。此外，针所以没有沉下去，还
受到液体排斥力的作用，因为，根据浮体定律：针所受到的从下向上的排
斥力量（浮力），等于它所排开的水的重量。
使缝衣针漂浮的最简单的方法，是事先把它涂上一层油；这种针可以
直接放到水面去也不会沉下。
筛子盛水
连用筛子盛水这样的事情也不只是在童话上才有。物理学的知识帮助
了我们做到这件一般认为不可能的事情。拿一个金属丝编成的直径15 厘
米大小的筛子，筛孔不必太小（大约在1 毫米上下），把筛网浸到熔化的
石蜡里。然后把筛子拿起，金属丝上就复上一薄层人的眼睛几乎看不见的
石蜡。
现在，筛子仍旧是筛子，——那儿有可以透过大头针的孔，——但是
现在你已经能够用它来盛水了。在这种筛子里，可以盛相当高的水层，不
会让水透过筛孔漏下来，只要你盛水的时候小心些，并且不要让筛子受到
震动就可以了。
为什么水不会漏下去呢？因为水是不会把石蜡沾湿的。因此，在各筛
孔里造成了向下凹的薄膜，正是这个薄膜支持了水层不漏下去。
假如把这浸过石蜡的筛子放到水上去，那么它就会留在水面上。可见
这筛子不但可以用来盛水，而且还能够在水面上浮起。
这个看来好象奇怪的实验，解释了我们平日看惯了的却没有好好想过
的许多最普通的现象。木桶和小艇上涂松脂，塞子和套管上抹油，以及所
有我们想要做成不透水的物体上都涂上油漆之类，还有在织物上涂敷橡
胶，——这一切，目的无非跟方才筛子浸石蜡一样。总的目的是一样的，
不过在筛子的情形更显得特别罢了。
泡沫替技术服务
钢针和铜圆浮在水面的那个实验，跟矿冶工业上用来选出矿石里的有
用矿物的方法很相象。选矿的方法有许多种，我们这儿讲的“浮沫选矿法”
是最有效的一种。在别种方法不能够完成任务的时候，这个方法仍旧可以
应用得相当成功。
浮沫选矿法的实际情形是这样的：把轧得很碎的矿石装到一只槽里，
槽里盛水和油，这油有一种特性，能够在有用矿物的粒子外面包起一层薄
膜，使粒子不沾水。通空气把这混合物强烈搅动，就产生许多极小的气泡
——泡沫。包有薄油膜的有用矿物的粒子一跟空气泡的膜接触，就会连在
气泡上，随着气泡升起，跟大气里的气球把吊篮升起一样。至于没有油膜
的别种粒子，却不会附到气泡上，就仍旧留在液体里。应该注意，空气泡
的总体积要比那些有用矿物的粒子的总体积多许多，因此气泡是能够把这
些固态的矿屑带到上面去的。结果，有用矿物的粒子几乎全部附着到泡沫
上，浮到液体的表面来。把这层泡沫刮下来去继续处理，这里所含的有用
矿物就比原始矿石所含的丰富几十倍。
在今天，浮沫选矿法在技术上已经研究进步到很高的水平，只要选择
适当的液体，可以从随便什么成分的矿石里把每一种有用的矿物都提出
来。
浮沫选矿法虽然在工业上已经有了广大的应用，但是这个方法的物理
作用方面，却还没有透彻明白。在这件事情上，实践走在理论的前面。浮
沫选矿法不是从理论上产生的，而是从一件事实的仔细观察上产生的。在
前世纪末期，有人在洗濯装过黄铜矿的染满油污的麻袋的时候，发现黄铜
矿的细屑跟着肥皂泡浮了起来。这件事情推动了浮沫选矿法的发展。
想象的“永动机”
许多书上谈到“永动机”的时候，时常把下面一种当做真正的“永动
机”来描写：盛在一个容器里的油（或水），给灯芯吸到上面的一个容器
里，然后经过另一批灯芯的作用，吸到更高的容器里；最上面这个容器有
一个流出口，让油从这里流下去，冲在下面一个轮子的叶片上，使轮子转
动。以后，流到底下一个容器里的油又给灯芯吸到最上面的容器里。于是，
上面那个流出口就会不断有油流下来，不断地冲在轮子上，轮子也就会永
远不停地旋转下去。。。
但是，假如描写这种转轮的作者们肯花一些工夫去把它制造出来，那
么一定就会发现，不但这个轮子不会转动，甚至连一滴油都不可能升到最
上面的那个容器里！
这样简单的道理，其实根本不必把轮子造出就可以明白。真的，为什
么发明人认为液体吸到灯芯的曲折的地方以后要从上面向下流呢？既然
毛细作用胜过了重力，使液体沿着灯芯上升，那么同样的原因就会支持这
个液体，不让它从灯芯上流下来。退一步说，即使我们假定毛细作用果然
能够把液体吸到上面的那个容器里，那么，方才那个把液体吸上来的灯
芯，就又会把这液体送回到下面的容器里去。
这架想象的永动机使我想起了另一架“永恒运动”的水力机来：这是
四百年前（1575 年）一位意大利机械师斯脱拉达·斯泰尔许发明的。他
的设计见图59。一只螺旋排水机在旋转的时候把水升到上面的槽里，然
后从一个流出口流下来，冲在一只水轮上。这个水轮带动了磨刀石，同时
通过一组齿轮带动了方才说的那只螺旋排水机，把水提升到上面的槽里。
这样，螺旋排水机转动水轮，而水轮转动螺旋排水机！。。假如这一类机
械是可能的话，那么，照下面的方法做就更加简单：把一条绳子绕过一个
滑车，绳子两端各系一个一样重的砝码，那么，每一个砝码落下来的时候，
它就把另外一个拖了上去，当这个砝码从上面落下来的时候，又把第一个
带上去了。它们不也就成了“永动机”吗？
肥皂泡
你会吹肥皂泡吗？这件事情并不象想象的那么简单。我本来也认为吹
个肥皂泡不需要什么技巧，但是，事实却告诉我，要想吹出又大又漂亮的
肥皂泡，也的确是一种艺术，是需要好好练习的。那么，象吹肥皂泡这样
简单平常的事，也值得去干吗？
是的，这玩意儿在日常生活里是并不受到特别欢迎的，至少在谈话里
我们对它不太感觉兴趣；但是，物理学家对它却有不同的看法。“试去吹
出一个小小的肥皂泡来，”物理学家说，“仔细去看它：你简直可以终身
研究它，不断地从这儿学到许多物理学上的知识。”
事实上，肥皂泡薄膜面上诱人的色彩，使物理学家可以量出光波的波
长，而研究娇嫩的薄膜的张力，又帮助了关于分子力作用定律的研究，这
种分子力就是内聚力，如果没有内聚力，世界上就会除了最微细的微尘之
外什么也没有了。
当然，我写出下面这几个实验的目的，并不是要来探讨这些重大的问
题。我这里写的只是一些引人入胜的消遣，只是用来使你对吹肥皂泡的艺
术有一个认识。在波依斯著的《肥皂泡》那本书里，有很多关于各种肥皂
泡实验的详尽说明。我这里只谈几个最简单的实验。
肥皂泡可以用普通洗衣服的黄肥皂的溶液①吹出，但是对于这件事情
真有兴趣的人，我介绍他采用橄榄油或杏仁油肥皂，因为这两种肥皂最适
宜吹制又大又漂亮的肥皂泡。把一小块这种肥皂小心放在清洁的冷水里溶
化，最好用洁净的雨水或雪水，如果没有的话，至少也得用冷却了的开水。
如果想使吹出
的泡能够耐久，还得在肥皂液里加上13
的（依容积计）甘油。现在，用
一只小茶匙把溶液上层的泡沫去掉，然后把细瓷管或细笔管的一端里外两
面擦过肥皂，放到溶液里去。用10 厘米左右长的细麦秆也可以得到很好
的成绩。
肥皂泡可以这样吹：把管口竖直的放到溶液里，使得管口上蘸上一层
溶液膜，拿起来小心地吹。由于肥皂泡里装进了从我们肺部出来的暖气，
这气体比房里的空气一般要轻些，因此吹出的泡就会向上升起。
假如一下子就能够吹出10 厘米直径大小的泡来，那么所配成的溶液
就可以用了；否则就要在溶液里加些肥皂，一直到能够吹出这样大小的泡
为止。但这还不够。把肥皂泡吹出以后，用手指蘸些肥皂液，试去插进肥
① 当然，实际上只是这几位旅客的衣服给渗透了煤油罢了。
皂泡里去，假如肥皂泡不破裂，那就可以做下面的实验了；如果肥皂泡破
裂了，那么还得加些肥皂到溶液里去。
各个实验一定要仔细耐心地去做。房里的光线一定要尽可能充足，否
则，吹出的泡上看不到美丽的虹彩。
下面是几个吹肥皂泡的有趣的实验。
花朵四周的肥皂泡：拿一些肥皂液倒在一只大盘里或者茶具托盘里，
倒到大约2…3 毫米厚的一层；在盘子中心放一朵花或者一只小花瓶，用
一只玻璃漏斗把它盖起。然后缓缓把漏斗揭开，用一根细管向里面吹去，
——于是就吹出一个肥皂泡来；等到这个肥皂泡达到相当大小以后，把漏
斗倾斜，让肥皂泡从漏斗底下露出来。于是，那朵花或者那只小花瓶就给
罩在一个由肥皂薄膜做成的、闪耀着各种虹彩的透明半圆罩子底下了。
如果手头有一个小型的石膏人象，也可以用来代替方才的花或者花
瓶。这应该先在石膏人像头上滴一点肥皂液，等到大肥皂泡吹成以后，把
管子透过大肥皂泡膜伸进去，把人象头上的小肥皂泡也吹起来。一个套一
个的肥皂泡：用方才那个漏斗先吹出一个大肥皂泡来，然后把细长的管子
整个浸到肥皂液里，使它除了含在嘴里的一部分之外，全段都蘸上了肥皂
液，然后小心地把这根管子插进大肥皂泡的膜里，一直伸到中心，再慢慢
地抽回来，到离大肥皂泡的膜不远的地方，吹出第二个泡来，然后在这个
泡里吹出第三个，第四个，等等。
肥皂膜造成的圆柱体：先准备两个铁丝圆环。把吹好的肥皂泡放在下
面一个环上，把沾有肥皂液的另一个环从上面轻轻放到肥皂泡上，然后，
把这个环慢慢向上提，把泡拉长，一直到它成圆柱形为止。有趣的是，假
如你把上面的圆环提高到比圆环圆周长更大的高度，圆柱的一半就收缩起
来，另一半却放宽起来，终于变成了两个泡。
肥皂泡的薄膜总是在张力的作用之下，而且对于它里面的空气有压
力；把吹有肥皂泡的漏斗口放近蜡烛火焰的话，可以看到这样薄的薄膜的
力量并不算小，火焰会显著地向一边倾斜开去。
肥皂泡还有一个有趣的现象：你把它从温暖的房间带到比较冷的地
方，它就会缩小体积。相反地，如果从冷的地方带到热的地方，体积就会
胀大。原因当然是泡里空气的热胀冷缩。假如在摄氏零下15 度的时候，
这个泡的体积是1000 立方厘米，那么，当它走进到温度是零上15 度的房
间里，体积应该增加110 立方厘米：
1
1000×30×
273
≈110立方厘米
我们还应该指出，一般人认为肥皂泡的“寿命”太短，这一点，是并
不完全正确的：如果给它适当的照顾，可以使肥皂泡保存到几十天。英国
物理学家杜瓦（他因对液化空气的研究而著名）把肥皂泡保存在特制的瓶
子里，排除尘埃，防止干燥和空气的振荡，可以把肥皂泡保存到一个月或
者还不止。有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面，一直保存了好几年。
什么东西最细最薄？
许多人大概还不知道肥皂泡的薄膜是人的眼睛能够辨别的最细最薄
的东西的一种。我们一般形容东西很细很薄的，常常说“跟头发一样细”，
“跟一张纸一样薄”，但是这些用来做比喻的东西如果跟肥皂泡的薄膜相
比，那就相差太远了。肥皂泡的薄膜只抵得上头发或者薄纸的5000 分之
一厚！一根头发，放大到200 倍，大约等于1 厘米粗细，但是肥皂泡薄膜
的截面即使也放大到200 倍，仍旧薄得我们简直没法看清楚。得把这薄膜
截面再放大到200 倍，才能看得出有一条细线那样粗；而一根头发如果也
再放大到200 倍（一共放大到40；000 倍！）就会有2 米的粗细了。图63
就是表明这一些关系的。
要从水里拿东西不把手沾湿
把一枚铜圆放在平底的大盘里，倒上清水，把铜圆淹没，然后，请你
用手把铜圆拿出，却不许把手沾湿。
这个好象根本不可能的题目，只要一只玻璃杯和一张燃着的纸就可以
解决。把纸燃着，放到杯子里，很快把杯子倒转，盖在铜圆附近的盘上。
纸烧完了，杯子里满是白烟，过了一会，盘里的水竟自动流到杯里去了。
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�
