当前位置:首页 > 网文选读 > 文摘阅读

为什么空间站上能使用毛笔

网络4年前 (2022-08-27)文摘阅读608

 

当宇航员进入太空时,因为传统的钢笔、圆珠笔必须依靠重力将墨水漏入笔尖,所以无法使用;铅笔虽然可以正常书写,但微小的导体石墨粉可能带来灾难性的后果;现代的太空笔则依靠气压将墨水压出。在神舟十三号的飞行任务中,翟志刚携带中国传统文房四宝进入空间站,将中华儿女骨子里的剑胆琴心展现得淋漓尽致。

为什么毛笔这种古老文具,能在21世纪的星海探险中发挥作用?

要回答这个问题,我们要首先思考一番,毛笔是怎么书写的。答案看起来很简单:毛笔上面吸收了墨水,在笔尖与纸张接触的时候,墨水就从笔尖转移到纸上。但是,如果深入思考,为什么只有当笔尖接触到纸张时,墨水才发生转移,其他时候呢?

实际上,墨水自动发生转移也是常有的事情。初学者有时候会蘸上太多的墨水,墨水就会从笔尖滴下来。拿毛笔蘸墨时有特殊的技巧:只需把笔尖的一部分浸入墨中,这样可以保证只吸入适量的墨水,墨水就不会从笔尖滴落。所以,一支毛笔能留住的墨水,有一个上限。

透过现象看本质,既然毛笔可以留住墨水,那么一定有一个机制来克服重力,这个机制会是什么呢?我们不妨看一看墨水分子受到哪些力。由于毛笔笔尖是一个开放的区域,各处的大气压是平衡的,于是只需要考虑重力与分子之间的相互作用。这分为两种,一部分是液体分子之间的互相作用,另一部分是液体与容器壁分子之间的相互作用,使液体黏附或者疏离。两种相互作用都有摩擦力,微观上体现为电磁相互作用,如果在宏观上结合起来,就带来一种叫作毛细现象的神奇现象。

劉伯明在空间站里写毛笔字

毛细现象是指,将一根毛细管浸入液体中,相比管外液面,管内液面会自发向上或向下发生移动。毛细现象第一眼看上去违反自然规律。人们常说“水往低处流”,为什么水会自发往高处移动?能量守恒定律告诉我们,能量不会凭空产生或消失,液柱上升的过程伴随重力势能的增大,因此一定能找到另一种能量,在这个过程中是降低的。没错,这种能量来自液体的表面张力。

在液体表面与内部,液体分子之间形成的相互作用很不相同。表面的液体分子互相连接更少,相互作用更弱,于是两侧受力不均。在这种受力不均的情况下,内部受力较大,将自发向外部“突出”,于是在不受重力的情况下,一团液体将呈现球形。在这种情况下,表面张力将使液体分界面变弯,使之达到能量最低的稳定状态。

问题的解答就是这样。毛细现象实际上要求达到一种平衡:液体分子相互作用,和液体与表面相互作用的平衡。在达到这个平衡的过程中,液体表面会发生变形。毛笔的材料,兽毛,也就是蛋白质,可以被水浸润。由于分子间相互作用不受重力影响,毛细现象在空间站自然也可以发生,于是毛笔在失重条件下,也可以一如既往地吸入墨水,并正常书写。

当我们放眼星辰大海时,前人那些充满创意的智慧也凝视着我们。

(大 钧摘自微信公众号“中科院高能所”,本刊节选)

 

各种精美短文、往刊读者文摘、故事会、意林等……请访问文摘阅读板块,

分享给朋友:

相关文章

在不经意的瞬间转身

作者:杨海亮    来源:新浪网杨海亮的博客 “那时候,我没有演出,只靠可怜的唱片版税生活,连门都出不了,只能每天躲在屋里看书、练琴。有朋友约我出去,…

识别理财单上的4种猫腻

作者:赵刚    来源:《普知Reader’sDigest》 如果你去银行办事,不可能不注意到在大厅或柜台的醒目位置放着的那些花花绿绿的宣传单。那一张…

一位代课教师的人生答卷

作者:叶伟民    来源:《南方周刊》2010年1月28日 这是一位将要被清退的西部代课教师,他在贫瘠的山村任教22年,教出了30名大学生。他已贫病交…

人分三界

作者:冯景元    来源:《假日100天》 “人是三节草,三穷三富过到老”,这是湖南乡间的一句俗话。讲人是分阶段的,不可能总这样,也不可能总那样,一节…

老头的悲哀

x作者:柏 杨    来源:《教育向联考制度开火》 人如果有一个寂寞的童年,真是最最堪怜,大人说的话他不懂,大人做的事他也不懂,大人的喜怒他更捉摸不定…

致蒋经国

作者:蒋介石    来源:《美文》x 经儿知之: 我明日由甬上启程,要到福建去了。你在上海需要勤奋读书。你的字还没有什么进步,每日早起,须要学草字…

触动人心的3分钟

作者:不良生    来源:《女友·国际版LOOK》 2011年除夕夜,很多台湾人登录大众银行网站,等待观看一段3分钟的广告片,这样的习惯已经坚持了3年…

一个猜数游戏

作者:[美]马克·布坎南 李晰皆 译    来源:《隐藏的逻辑》 1987年的某一天,《金融时报》上出现了一则奇怪的竞猜广告,邀请银行家和商人参加一个…

“不持有”的生活

作者:金子由纪子    来源:《不持有的生活》 “不持有”的真正含义 2005年,肯尼亚环境和自然资源部副部长旺加里·马塔伊在联合国妇女地位委员会的…

盘点各国专机之最

作者:陶短房    来源:《北京晚报》 最昂贵 飞行一小时 花费4万美元 人们最熟悉的“专机”莫过于美国的“空军一号”,这架飞机是特别定制、出厂…

发表评论

访客

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。