写这一节内容,是为了让你在面对生活中的各种麻烦时更平静些。
洗衣机里所有的衣物最后都跑到了被套里面。
洗衣服时,衣物最后都跑到了被套里面。这背后的原因,也能解释人们为什么要到乡下生活、引言中提到的马尾藻海为什么像一片草原,以及为什么街道上的垃圾会聚到一起。
先来说说洗衣服的事。洗衣机里被套上的拉链通常是敞开的。当袜子在洗衣机里翻滚时,偶尔会碰到那件又大又重的被套。如果袜子误入被套里面,由于那里的湍流[52]比外面小,所以它们移动得更少了,于是可能会留在里面。对于洗衣机中的每一件物品来说,被冲进被套的概率都很高,而从里面出来的概率却很低。每一件新进来的衣物都会把上一件进去的衣物往里推进一点儿,被套就这样被渐渐填满了。
街道上的垃圾也遵循同样的运动模式。碎玻璃、沙砾和石头随着车轮四处跳动,最后跳到汽车轮子无法到达的地方,而这个地方就是路边,是人们骑自行车的地方。
在大西洋强大的洋流中间,有一个叫马尾藻海的地方。由于地理原因,这里没有风,海洋本身也很平静。一些垃圾和杂草被冲到了这里,因为没有洋流再把它们带出去,所以就永远留了下来,静止不动。现在,马尾藻海已经被淤泥堵塞,几乎成为固态的了。
在选择自己的生活区域时,我们会挑一个吵闹程度能够被接受的地方。比如说,当我们受够了城市生活的喧嚣时,就会逃到一个宁静的小村庄。在某种奇怪的意义上,我们就像被冲进被套里的衣物一样。
你穿靴子时,没有被固定住的袜子总是会脱落下来。
袜子的后跟随着靴子上下摩擦。朝上摩擦时,它先是伸展开,接着被向下拉。朝下摩擦时,它会留在原处不动。于是,袜子就这样脱落下来。
最适合打水漂的石头距离水边最远。
人们普遍接受的解释是,有人比你先到,已经用光了靠近水边的石头。但是事实并非如此。
适合打水漂的石头都是扁平的,这种形状让它们既有很好的气动力,也有很好的水动力。涨潮时,相对扁平的石头被涌来的潮水冲上岸,而相对较圆的石头则留在了海底。于是退潮时,你最喜欢的石头会被搁浅在刚才的最**水线上。
总会有一个茶匙遗漏在洗涤盆里。
茶匙又小又轻,这和洗涤盆里的其他东西都不一样。所以当水在洗涤盆里打转时,茶匙不会待在原地不动,而是会随着水流移动。你以为已经搜查了盆子里的每一个角落,事实上却漏掉了手指前面一英寸的地方。
倒出来的玉米片装不回盒子里。
通常,把玉米片从盒子里倒出来是为了拿到里面的塑料玩具。当你要把玉米片放回去时,却会发现它们好像变大了,根本就装不回去。
真正变大的其实是玉米片之间的空隙。这时你只要摇动盒子,就会使玉米片重新聚集在一起。
一般来说,你不会愿意用力摇晃盒子,因为:
碎末总是会沉到底部。
对于盒装什锦麦片来说,这个现象尤其明显,其原因是什锦麦片的颗粒间存在明显的大小差异。
你往一个新的包装袋里看时,会发现上层有很多坚果和水果干,但是到了包装袋的底部,就只剩下碎末了。你可能认为这是制造商耍的花招:在一盒渣滓上加一点儿装饰。有些人试着摇晃盒子,想让碎片分布得更均匀,但这样只会让情况更加糟糕。
小时候科学课上学到的关于漂浮和下沉的知识可能会让我们认为,更大更重的颗粒应该下沉,更小更轻的应该上浮。但这条规则并不适用于此,因为麦片不是**。其实答案很简单:较大的颗粒周围有较大的缝隙,更小的颗粒会掉到这些缝隙中,所以碎末和小颗粒往往会下沉,大块的则留在表面。把盒子倒过来摇晃一下可以扭转这种趋势,让颗粒分布得更加均匀。
跳向地板的盘子。
一个人感觉很热的时候,会满脸通红,汗流浃背。盘子则更为直接:它们热的时候,会从你的手中跳到地板上。
拿到热盘子时,出于本能,你会把盘子甩出去。如果你的手指被烫到了,你必须迅速做出反应。手指的痛觉感受器传递的信息到达脊椎,然后直接回到手臂,帮助手摆脱困境。直到此时,大脑才会参与进这个过程,但为时已晚,你只能发出一声“哎哟”,向所有人道歉,然后找一块抹布来收拾残局。
回顾整件事情时,大脑的记忆会前后颠倒过来。它认为:拿起盘子,发现它很烫,就把它扔了。而正确的顺序是:刚拿起盘子,就把它扔了,然后才意识到烫。
脚趾受伤后需要一段时间才能感知到疼痛。
那一刻时间仿佛停止了,你低头看着刚刚撞到的桌子腿,再看看你刚刚撞到桌子腿上的脚趾,心想“这会很疼”,然后才接收到远处传来的疼痛信号。
为什么要这么久才能感受到疼痛呢?
当脚趾碰到桌腿时,三个不同的神经系统开始发挥作用。把脚收回来的反射来自大型神经纤维,它们能以每秒100米的速度传导脉冲,这些脉冲先传导到脊椎,然后直接抵达腿部肌肉,从而使脚摆脱麻烦。第二组神经以每秒76米的速度向大脑发送信息,告诉你出了问题。但完整的事故报告需要花更长时间,疼痛信号以每秒1米的速度传导,几秒钟后才到达,几分钟后才消失,它让你的大脑充满了情绪色彩。
旧电池总是跟新电池混在一起。
早在公元前6世纪,人们就开始研究电。如果你还记得“现代人”已经存在了一百多万年,就会发现电的历史其实是很短的。到了18世纪,人们认为电是一种神奇的**。为了证明这一点,他们把电装在莱顿瓶里随身携带,好像随时随地都能把它倒出来一样。
今天的我们并没有进步多少。我们把现代电池想象成莱顿瓶的近亲,电子从电池中流出来,直到电池耗尽。这让我们觉得它在没电以后应该会看起来不一样,至少应该会轻一点儿。也许正因如此,我们才会在更换电池时如此漫不经心:有人会把新电池和旧电池混在一起,有人会很仔细地把它们分成两堆,然后忘记哪一堆是新的,哪一堆是旧的。
卫生纸上的齿孔不匹配。
卫生纸似乎不会出什么问题。但是凡有可能出错的地方,最终都会出错。你看,错误来了:这些齿孔怎么会不匹配呢?
它们其实是匹配的。为了解决这个问题,你可以从纸卷上取一层纸,把它从卷筒上展开,把另一层留下,现在这些齿孔就完全吻合了。
有些超市会收到许多愤怒顾客的投诉,说卫生纸上的齿孔在戏弄自己。为此,不少生产商已经开始在卫生纸的包装上印刷操作指南了。
浴室的镜子正好在你要用的时候布满水汽。
水以水分子的形式飘浮在空气中(水蒸气)。水分子是一直存在的,虽然你看不见。因为分子是分散的,移动得非常快,所以当它们碰撞时,会相互弹开,然后朝着不同的方向移动。当热水从水龙头中流出时,空气中就会弥漫着水分子。如果它们遇到凉的东西,比如浴室里的镜子,就会放慢速度。如果两个较慢的分子碰撞,它们不会相互弹开,而是会粘在一起。当数万亿个水分子粘在一起时,会变成肉眼就能够看到的小水滴。镜子上的雾气就是由成千上万个这样的小水滴组成的。
也有办法让镜子不被雾气覆盖:在安装镜子时,可以在镜子和墙壁之间留一点儿空隙,让空气能在镜子后面循环。这样镜子的温度会与室温相同,水蒸气就不会凝结在上面了。
橡皮鸭总是在水龙头下面游来游去。
很多人都觉得,在往浴缸里放水时,漂浮在水龙头附近的东西应该被推开,而不是始终在水龙头下方。可事实并非如此,浴缸里的橡皮鸭子一直都在水龙头下面徘徊着。
这也是一种和直觉相违背的奇怪现象,它被称为伯努利效应,得名于伟大的瑞士科学家伯努利。伯努利效应不仅可以解释橡皮鸭子的问题,还可以解释烟囱和飞机的工作原理,以及为什么宾果球能悬浮在空气喷嘴上方,为什么任意球能弯曲入网,为什么投球手和网球运动员会发旋球。
橡皮鸭子现象。当物体集群移动时,就会分散开。这里的“物体”可以指代一切,比如:车流在高速公路上飞速行驶时会分散开,当遇到限速时又挤成一团;如果把玉米片从包装袋里倒出来,它们就会分散开来。同样,当水分子从水龙头中流出时,它们也会分散开来,在进入浴缸后的一段时间里也保持着分散状态,直到在水面以下慢慢减速。因此,鸭子靠近水流一侧的水分子更加分散,数目更少,对鸭子的压力也更小,而远离水流的一侧压力更大。于是,鸭子会朝着水流的方向移动,而不是远离水流。
烟囱的工作原理。当空气移动时,其分子也会散开。移动的空气比静止的空气压力小(天气预报员说到某地是“低压地带”时,通常的意思是这个地方会有风)。烟囱之所以能工作,是因为烟囱口上方流动空气的压力比室内空气的压力要低,于是,烟囱里的烟就被室内的高压空气推了出去。
宾果球现象。宾果球是不会离开空气喷嘴的。因为当它到达一定高度时,外部更高的空气压力会把它推回喷嘴附近。
飞机的工作原理。当飞机划过天空时,机翼弧形顶部周围的空气分子一定比机翼下方的分子密度更小。这个简单的事实意味着,机翼上方的压力要小于下方的压力,于是飞机就被向上推。
任意球原理。踢任意球时,旋转中的球会曲线前进,这背后的原理很简单。当球朝着目标行进时,随着空气从它旁边呼啸而过,其中一边(假设是左侧)的运动方向与空气相同,另一边(也就是右侧)的运动方向与空气相反。所以左侧的空气会运动得更快,而右侧的空气运动会慢下来。因此,左侧的压力更小,右侧的压力更大,球也就被推向左侧了。
浴帘总是会粘在你身上。
在浴室里淋浴时,塑料浴帘总往你身上粘,这是一定会发生的事情,世界上简直没有比这玩意儿更黏糊的东西了。
这是为什么呢?
解释这个问题要分两步:第一,淋浴用的热水使空气温度升高,升温的空气不断流动,从浴帘顶部跑了出去;第二,快速流动的水和空气降低了浴帘内部的气压,所以外部的空气就会向内移动以填补空间,把浴帘也带了进去。
那么为什么它一粘上你就紧抓着不放呢?请看下文。
倒饮料的时候,就算你再小心翼翼,还是会洒出来。
这种情况经常发生:你想从玻璃杯中倒一点点饮料出来,饮料到达杯沿并洒出来之后,完全忘记了自己的物理特性,竟顺着你的手臂从肘部滴了下来。是什么造成了这种现象呢?是**忘记了正确的滴落方式吗?
这个问题的答案也可以用来解释水滴的形成,以及浴帘为什么会粘在身上。水是有黏性的。水分子带有轻微的静电,其中的氧原子略带负电荷,氢原子略带正电荷,因此当两个水分子靠近时,它们往往会聚集到一起,就像塑料梳子能吸附纸屑那样。
水之所以是**,原因就在于此。事实上,它本应是一种气体,因为水分子的重量比二氧化碳分子还要轻,使水成为**的是水分子之间的黏附性。
水分子不仅相互黏附在一起,它们还会粘在其接触到的任何东西上,包括你、浴帘和你用来倒饮料的杯子。如果你倒得很慢,杯子侧面的静电引力会比重力还要大。
让人抓狂的胶带。
如果你想找证据证明这个世界在和你作对,那么没有比一卷透明胶带更合适的例子了:你先从卷轴上拉出一段胶带,接着视线稍微移开,手一松,等你回过神来,就找不到胶带的末端了,不得不手忙脚乱一番。
在你刚才走神的时候,发生了一件“惊人”的事情。为了观察到这件事,我建议你在没有急事的时候做个试验——拿一卷胶带,把末端拉出来一点儿,然后松手,观察它被吸回卷轴的全过程。
胶带上有静电。当你把末端拉开时,会在卷轴上留下一些电子。胶带的末端带正电荷,而卷轴上则因为电子过多而带负电荷,两者互相吸引。
这也解释了为什么长长的一段胶带总是会贴到手臂上,是你身上的静电吸引了它。
吐司掉在地上时总是涂了黄油的那一面朝下。
这是最著名的墨菲定律现象。之所以披挂着“最著名”的光环,是因为它非常不合逻辑。如果你把一枚硬币扔到地上100次,它会50次正面朝下,50次反面朝下。然而当吐司掉到地上时,涂有黄油那一面朝下的概率是100%。面对这一现象,除了认为世界在与你作对之外,还能有什么其他的解释呢?
1983年,英国广播公司(BBC)做了一个实验来检验这一现象:20名志愿者给吐司涂上黄油,然后将其抛到空中,令人吃惊的是,涂黄油那一面朝下落地的概率是50%。难道墨菲定律失效了吗?绝对没有,是BBC犯了个小错误——无论吃早餐的方式有多么古怪、多么疯狂,我们都不会向空中扔吐司的。在实际生活中,通常是你端着盘子时,吐司从盘中滑落下来。它滑落后发生的一切与墨菲定律无关,而是与牛顿定律有很大关系。吐司是从盘子边缘掉下去的,所以它会一边翻转一边下落。根据牛顿第一定律,物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。吐司会继续翻转,直到有东西阻止它,这个东西就是地板。遗憾的是,在接触地板之前,由于下落的距离不够高,它只能旋转半圈,所以总是涂了黄油的一面朝下落地。
解决这一问题的方法很简单,那就是在给吐司涂黄油时踩着高跷,这样它就能在触地之前完整地旋转一圈。
淹死的虫子总是留在玻璃杯靠近你的一侧。
如果你真的相信万物都对你怀有恶意(这是墨菲定律的基础),就会认为眼前的这只虫子已经跟踪你好几天了,一心要破坏你的野餐。也许你是对的,但更有可能的情况是,它被你饮料的味道吸引了过来,因为昆虫的触角上有非常灵敏的嗅觉感受器。
这只虫子可能飞了几百米远的距离来分享你的饮料。因为远道而来,它不会浪费时间,而是径直走向主菜。但它并没有意识到,这是一顿流质午餐。因此,对它来说,这是最后的一餐。当然,虫子并不总是淹死在玻璃杯靠近你的这一侧,但如果你试着旋转杯子,想让虫子移到另一侧,它依然会留在你这边。这是为什么呢?
转动玻璃杯时,你只是在转杯子。根据牛顿第一定律,如果没有外力的作用,静止的物体会保持静止。饮料并没有粘在杯子上,所以当杯子转动时,饮料自身并没有移动。因此,泡在饮料中的虫子也不会移动。
像这样的惯性也可以解释著名的鸡蛋戏法。如果你有两个鸡蛋,一个是生的,另一个是熟的。怎么分辨呢?只要旋转一下鸡蛋就可以了。生鸡蛋会很快停止转动,因为转动的是蛋壳,里面的东西则静止不动。如果是煮熟的鸡蛋,由于整个鸡蛋都是固态的,它会转得更久。
游泳池总是比你想象的要深。
现在,我不会看着游泳池说:“嘿,水好像很浅呀。”但曾有一次,这种错觉差点儿要了我的命。那时我7岁,第一次在成人泳池里游泳。我先看看水面,觉得不算深,应该会淹到下巴。接着,我小心翼翼地把脚伸进泳池,然后站直,嘴巴刚好露出水面。可当我把手从池边松开时,身体又下沉了一英尺,水淹过了耳朵。这是我第一次意识到,有一些不受控制的力量在起作用。
光速并不是恒定不变的,光通过的任何物质都会使其减速,物质的密度越大,速度就越慢,其速度范围从真空中的每秒299792458米(超过186000英里)到砖块中的每秒0米不等。下图显示了一束光从游泳池底部反射出来的情况。当光从水面出来时,速度会增加,所以在A到达B的时间里,C会移动到D。因此,整个光束会出现弯曲(折射),你的眼睛会看到它从另一个地方出来。当这种情况发生时,你的大脑看到的水底位置就是错的。
一旦你骑上自行车,所有的路都是上坡,风会对着你吹,雨会打在你的脸上。
这种错觉凸显了人与生俱来、无法摆脱的自我中心主义。
当蹬车更费力时,我们会认为山路变得更加陡峭了。当然,其实真正的原因是我们累了,但人是不会这么想的。普罗泰戈拉说“人是万物的尺度”,但“人”这个尺度是靠不住的。我们认为自己的力量恒定不变,并以此来衡量整个世界。比如游泳时,我们会觉得当手臂搅动水的时候,水变稠了。真的是水变稠了吗?还是人太过愚蠢,无法理解究竟发生了什么?
风在一个劲儿地对着你吹,这种错觉是自我中心主义的另一个例子。大多数人从小时候就会记得,在一个完全没有风的日子里,当我们乘汽车出发时,不知从哪里会吹来一阵微风。当然,风不是由空气通过汽车产生的,而是由汽车穿过空气产生的。当你骑车穿过空气时,就会觉得有风迎面吹来。
雨水总是打在你脸上,这个现象也可以用相似的逻辑来解释。如果雨点垂直下落,而你骑着自行车向前行驶,那么相对于你,雨就是向后落下的。你在雨中骑行,当然会觉得雨点打在你的脸上。