我們從小都知道,雪花都是六角形的。那它們當(dāng)然應(yīng)該是相同的啦!
然而,世界上還有一個(gè)對(duì)這個(gè)問題給出不同回答的人。他叫威爾遜·本特利,出生在1865年。他生活在美國的佛蒙特州。那里非常寒冷,冬季多雪。
一般的人可能不知道,美國是世界上(包括南極洲)年降雪量最多的地方。威爾遜住在一個(gè)非常冷的農(nóng)舍里。到底有多冷呢?他曾經(jīng)把飄灑的雪花接到一塊黑板上,然后將它們帶回屋里去觀察,雪花都沒有融化!
威爾遜的媽媽留給他一架舊顯微鏡。在15歲時(shí)的一天,他決定用這架顯微鏡來看看雪花,所見令他特別驚訝:每一片雪花確實(shí)都是一個(gè)美麗的六邊形,但每一片都不盡相同。
威爾遜想讓每一個(gè)人都能看到雪花有多么美麗。于是他想出了一個(gè)主意。他說服他父親給了他100美元,買了一架照相機(jī)和一個(gè)專門的連接器,使他可以通過顯微鏡來拍照。當(dāng)時(shí),還沒有多少人嘗試過這種做法。就這樣,在1885年,威爾遜成了頭一個(gè)用這種方式給雪花拍照的人。
他一生都沒有停止拍攝雪花,因而成了著名的“雪花本特利”。最終,他給雪花拍攝了5381幅照片。從這些照片上看,確實(shí)沒有一片雪花是相同的。
但是,他的這種想法——每片雪花都不相同——是正確的嗎?
每片雪花都來自云層中的某粒微小冰晶。在旋轉(zhuǎn)著從天而降的過程中,冰晶逐漸長大成了雪花。但在雪花成長的過程中,每一分每一秒,它所經(jīng)過的空氣的溫度與濕度都在不停地變化,這些都會(huì)影響到雪花“長成”之后的模樣。而兩片雪花能以完全相同的方式下落,其概率是微乎其微的。這樣推算的話,雪花的確應(yīng)該是彼此不同的。
不過,從天上落下的雪花實(shí)在是太多了。在一立升雪里就包含著100萬片雪花!整個(gè)世界從古至今落下的雪花總數(shù)恐怕得有5400萬的九次方片!這個(gè)數(shù)字是多少呢?打個(gè)比方,如果你有這么多張鈔票的話,你可以用它們鋪滿整個(gè)世界,再一層一層地往上摞,摞起來的高度將達(dá)到55620公里!
所以,世界上沒有人能把所有的雪花都查看一遍。因此科學(xué)家們永遠(yuǎn)無法確定,在這么多的雪花中會(huì)不會(huì)有兩片是完全一樣的。至少,在目前人們能看到的范圍內(nèi),還沒有發(fā)現(xiàn)過兩片完全一樣的雪花。特別是隨著顯微鏡技術(shù)的提高,即使原來以為是一樣的兩片雪花,再經(jīng)過放大后,也會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多細(xì)微的不同之處。
一個(gè)答案是:當(dāng)你觸碰一汪水時(shí)感到潮濕,是因?yàn)橹讣飧嬖V大腦那種感覺是“濕的”。這是神經(jīng)在將信息從皮膚傳遞到大腦,這就是我們的觸覺。觸覺還能告訴我們冷或熱、粗糙或細(xì)膩,以及干或濕。水的感覺是潮濕的,這說明水是一種液體。
不過,水只是在0℃~100℃之間才是液體。在0℃以下的時(shí)候,水是固態(tài)的冰。如果冰箱里的冰塊被放在室溫下,冰便開始受熱融化,重新化成液體。當(dāng)水壺中的水被加熱到100℃以上時(shí),就變成了肉眼無法看見的氣體,被稱為水蒸氣。不過,你看到的從開水壺中冒出的蒸汽其實(shí)是液態(tài)的小水滴,是水蒸氣遇到壺周圍的冷空氣時(shí)形成的。
如果你有一架超級(jí)顯微鏡,就會(huì)看到水是由分子組成的。每個(gè)分子又由更小的物質(zhì)——原子——組成。我們可以把這些東西想象成樂高積木,它們搭在一起,就構(gòu)成了我們周圍的一切,包括我們自己的身體。
每個(gè)水分子都是由兩個(gè)氫原子與一個(gè)氧原子結(jié)合成的。水分子之間也會(huì)相互“黏合”,靠的是氫原子的一種特殊性質(zhì)。關(guān)于這種特殊的黏合(化學(xué)上稱之為“氫鍵”),你長大后會(huì)學(xué)到更多的細(xì)節(jié)?,F(xiàn)在你需要知道的是,這些氫鍵會(huì)使水分子互相結(jié)合得更加緊密,比大小相近的其他分子都要緊密。這使水在很多方面都很奇特。
下面是水的一些奇特之處:
★液態(tài)水的表面有一層薄薄的“皮膚”,你不能看到它,不過它結(jié)實(shí)得足以令昆蟲在其上行走。由于有這層“皮膚”,液態(tài)水可以粘在我們的手上和衣服上,讓我們感到潮濕。其他一些液體,比如水銀,在室溫下就不會(huì)有潮濕的感覺,因?yàn)樗鼪]有這種輕微的粘性。所以水銀只會(huì)在物體上像一滴水滴一樣滾動(dòng)。
★與分子大小與水相似的其他物質(zhì)相比,水沸騰和融化所需的溫度要高很多。
★多數(shù)物質(zhì)在冷卻時(shí)會(huì)收縮,但在氫鍵的影響下,水在凍結(jié)時(shí)會(huì)膨脹。所以冬天盛在盆里的水結(jié)冰后,甚至能把盆子脹裂!
★根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示:要想感覺到潮濕,至少需要6個(gè)水分子。如果少于6個(gè),分子形成的水膜只有一個(gè)分子厚。當(dāng)把第6個(gè)分子加進(jìn)來時(shí),整團(tuán)分子就會(huì)快速轉(zhuǎn)化成一個(gè)微型水洼,于是我們便感覺到了潮濕。