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607

 

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)

 

无忧岛网旗下自媒体平台有 (原无忧岛资讯)无忧岛数码家电 欢迎您的关注。

分享给朋友:

相关文章

两床毛毯

作者:筒媜    来源:《微晕的树林》 在浮夸的末世荒城里,我像一只伤感的鹰,停栖在暗夜的一棵枯木上,眺望远处、梳理记忆,搜寻那些在航飞过程中令我眼角…

艺术的道路(节选)

作者:王安忆    来源:《漂泊的语言》 钢琴家傅聪有一回来上海开独奏音乐会,铃声响后,傅聪出场了,很高的身材,穿黑色燕尾服,回应了热烈的掌声之后坐在…

魂魄

作者:林怀民    来源:《跟云门去流浪》 莫斯科有不少文学家的雕像。高尔基、屠格涅夫、普希金、陀思妥耶夫斯基这些人都高高站在台座上,俯视脚下的人群。…

房价的豪赌

作者:南帆    来源:《都市美文》 一本即将出版的社交指南着作告知,公众场合缺少话题的时候,谈论房价可以立竿见影地改善尴尬气氛。气候或者全球变暖的辩…

看穿食品包装上的噱头

作者:范志红    来源:《羊城晚报》 “不含防腐剂”“不含人工色素”……消费者很容易受到食品包装上“自卖自夸”型信息的吸引。究竟该如何去看待广告中、…

隔壁的百万富翁

作者:(美)詹妮·陶(庞启帆 编译)    来源:《好日子》 克里斯和我都喜欢我们的邻居,他们友善、热心,可以说,我们的邻里关系非常和谐。我们最喜欢的…

孤独的范本

作者:凌仕江    来源:《羊城晚报》 当下,好多人都喜欢说自己孤独,真正让他们说出孤独的原因,却没有一个靠谱的理由。在我看来,他们都不算真正的孤独者…

险境中的幸福

作者:刘威麟    来源:《职场》 最近美国网络界掀起一串“笔战”,起因是知名创业家JasonCaIicanIs(被誉为“专业Bloger之父”)写了…

—半生守望,一世情缘

作者:邓 琼 马志丹    来源:《北方新报》 如果您相信爱情,这个故事会带来温暖;反之,这个故事则会带来信念。 缘 分 李丹妮的父亲李树化,是祖…

那不是老年人的国度

  作者:埃里克·麦考马克    来源:《视野》 在圣诞晚会上,一位老者为我们讲述战争的辛酸与苦难。他回忆起晨雾中令人恨之入骨的山谷密…

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。