大象无形

罗会仟

①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”。

②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。

③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。

④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分表面，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。正因如此，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，人们至今也没有弄清楚水究竟有多少种变相。

⑤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。

⑥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，如果我们跨越时空回到古代，哪怕是踩了一棵小草，也许就毁灭了当今的一片森林。影片《后天》讲述的故事就是：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，如果现在不善待这些“善变”的流体，终有一天人类会遭到前所未有的报应的。

⑦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。

(摘自中国科学院物理研究所《水煮物理》，有删改)

1．本文从“盲人摸象”写起，对文章有何作用？

2．根据文本，概括流体的主要特征。

3．本文的标题有何丰富的意蕴？

二、1.“盲人摸象”与本文中心看似无直接关系，但从这一则寓言故事引出哲学意义上的“大象无形”，继而引出物理学意义上的“无形的大象”，再进一步引出本文的说明对象“物理学中的流体”，充满理趣与悬念，颇能吸引读者。

2．①流体是流动的物体或没有固定形状的物体。②组成流体的分子或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受外界扰动而改变。③地球上的流体高处压力低，低处压力高；体积越小压强越大，或体积越大压强越小。④宇宙中的流体(暗能量)具有负压强，体积越大压强也越大。

3．①本文的标题“大象无形”出自《老子》一书，其哲理含义是：大境界和大气派往往并不拘泥于一定的事物和格局。②本文作为一篇说明“流体”的科普文，“大象无形”这一标题又可从字面上理解为“用流体做成的大象是没有固定形状的”，或推而广之，可理解为“用流体做成的任何事物都是没有固定形状的”，这样就非常生动而又准确地概括了本文的说明对象(“流体”)的主要特征。