第一章
龍井茶葉,虎跑水
盛產龍井茶的杭州,流傳著這麼一句話:“龍井茶葉,虎跑水。”意思是龍井茶葉最好用燒開後的虎跑泉的泉水來泡,才能喝出美味來。其中的奧妙在於,虎跑泉水中的礦物質裏含有多種微量元素,對人體健康有利。其實,不僅是虎跑泉水如此,其他名泉的泉水也都有此效應。
虎跑泉水還有另一個顯而易見的特點:在裝滿泉水的茶杯裏,投進一粒小石子後,它的水麵會高出茶杯口,但卻不溢出來。有人說這就是虎跑泉與眾不同之處。其實,這一“特點”是眾多泉水(如濟南趵突泉、無錫惠山泉等)的“共同點”,它是由這些泉水中富含礦物質造成的。
純水在一定的溫度下具有一定的表麵張力。例如,室溫(20℃)下純水的表麵張力為7275×10-4牛/厘米,到60℃時,水的表麵張力減小為6618×10-4牛/厘米,到沸點(100℃)時更減小為5855×10-4牛/厘米。當水裏含有雜質時,有的雜質能使水的表麵張力減小,例如肥皂或有機物;有的雜質能使水的表麵張力增大,例如礦物質。一般的泉水裏都富含礦物質,所以泉水的表麵張力比純水要大得多,它使得泉水表麵的分子相互吸引,緊緊地擠緊在一起。這就是泉水能滿過杯口而不溢出的原因。
裂縫裏的學問
1954年,英國兩架“彗星”號噴氣客機,先後因增壓艙突然破裂而在地中海上空爆炸墜毀。起先,人們認為是材料強度不夠而造成斷裂,於是利用高強度合金鋼來製造關鍵零部件。但是,事與願違,斷裂破壞有增無減。此事引起工程技術界的高度重視,在深入研究中發現,原來高強度材料中也存在著一些極小的裂紋和缺陷,正是這些裂紋和缺陷的擴展,才產生了斷裂破壞。在此基礎上誕生了一門嶄新的科學——斷裂力學。
傳統的材料力學認為材料是均勻的、連續的、向同性的。而斷裂力學卻認為任何材料都是不連續的、不均勻的、有缺陷的,因為材料中不可避免地會存在一些裂紋和缺陷。它們是那樣微小,即使用高精度的無損探傷儀也難以測出來。但正是這些潛伏的缺陷和裂紋,在一定的使用條件下會造成重大的斷裂事故。
造成斷裂的影響因素是多方麵的,主要有以下幾種:(1)疲勞斷裂。在交變載荷的來回作用下,加速了材料中裂紋的擴展,最終導致材料斷裂。這是一種很常見的斷裂現象。例如,要弄斷一根鉛絲,隻要把它來回彎折幾次,很快就會在彎折的地方斷裂。這就是疲勞斷裂,來回彎折的力叫“交變載荷”。(2)冷脆斷裂。金屬材料對溫度的變化很敏感,在正常溫度下的韌性材料,處於低溫環境時往往會變脆,當溫度下降到某個臨界值時,材料的微小裂紋就會以極快的速度擴展(高達1000米/秒),最後導致材料斷裂。(3)氫脆斷裂。鈦合金和高強度合金鋼等材料在使用中往往要接觸腐蝕介質,因此,在它們的表麵會發生電化學反應並產生微量的氫,這些氫原子能滲透到金屬結構中去;而且材料中哪裏的應力最大,氫原子就往哪裏跑,並聚集在那裏,使該部位的應力變得更大,當聚集的氫原子達到一定數量時,在它們聚集處就會發生突然的脆性斷裂。
倒立的人
世界上隻有蒼蠅、蚊子等昆蟲可以停留在天花板上,連鳥也不能倒抓在天花板上。可是,魔術師卻能借助於力學裝置成為“人蠅”,倒吸在天花板上行走。
在劇場的天花板上掛著一塊75米長的木板,木板朝下的一麵漆著油漆並打蠟上光,目的是使表麵光潔平整,讓吸盤可以牢牢吸在上麵。表演開始時,一位小姐坐在緊挨木板上頭的秋千上,腳上穿著一雙像溜冰鞋那樣的高幫靴子。隻見她在秋千上做一個倒立動作,用腳蹬住那塊木板。然後雙手放開秋千,嗨!她居然頭朝下,身體掛在木板上了。一開始,她以很小的步子倒退著走,接著又往回返程,也是倒著走。幾個來回一走,博得滿堂喝彩。
這個魔術成功的關鍵在那雙靴子上,原來這雙靴子的鞋底裏裝有氣動裝置,每隻氣動裝置所產生吸力足以支持兩倍於表演者體重的重物。因此,當魔術師在天花板上行走時,即使隻有一隻腳與木板接觸,它也足以把她牢牢吸在上麵。當然,靴子裏還有一套緊固裝置,可以把表演者的雙腳牢牢縛在靴子裏,為了預防萬一,天花板下設有一張安全網。
真假子彈
世界著名的魔術師托裏尼,每次演出的壓軸戲總是“退爾槍”。由他兒子扮演瑞士民族英雄威廉·退爾的兒子,將一隻蘋果放在他口中,用嘴咬住。托裏尼請一位觀眾拿起一把手槍,在眾目睽睽之下將一顆子彈推上鏜,隨後讓他對準蘋果開槍。“乒”的一聲,子彈在煙霧中飛出,隻見小托裏尼安然無恙,而子彈卻留在蘋果中。