【科技视野】 水也可以逆流而上

乔轼

俗话说，水往低处流。但是在2008年，有人发现了水可以逆流而上。

比安基尼是一位物理系的大学生，当时，他正在泡阿根廷的传统马黛茶，马黛茶的茶叶是粉末状的。在他倒水的时候，突然发现小壶里的茶叶竟然跑到了倒水的水壶中。

比安基尼利用这种现象进行更进一步的研究。在实验中，他把茶叶换成了粉笔末，也发生了逆流的现象，这说明逆流并非是茶叶的专属。

这个反直觉的日常物理现象说明，下游的水可以反过来污染上游。这种现象后来就被称为“逆流污染”。

液体为什么能倒流呢？这背后的原理是马伦哥尼效应。两种液体相接触时，表面张力强的液体会将表面张力弱的液体拉过来，因此会出现表面张力弱的液体向强的方面渗透。这种现象最早是由意大利物理学家卡罗·马伦哥尼首先在1865年的研究论文中发表的。

科学家又是怎么确定逆流污染现象是由马伦哥尼效应导致的？美国罗格斯大学的工程学教授特洛伊·辛布洛对此进行了实验。他往上游的水里加入能够减少表面张力的苯扎氯铵活性剂，在他这么干之后，水就不会倒流了。因此，他确认逆流污染现象是由马伦哥尼效应引起的。

在茶叶和粉笔末逆流的实验中，下方的水由于加入茶叶或粉笔末，导致表面水分子的内聚力被破坏，从而使得表面张力降低。这种由与上方的水的表面张力差所产生的马伦哥尼效应，加上较为接近的倾倒距离，水就逆流而上了。

在日常生活中，不用像比安基尼那样倒水，我们也可以观察到马伦哥尼效应。有的人或许遇到过水躲开薄荷牙膏的现象，而造成这种现象的原因就是马伦哥尼效应。薄荷牙膏里含有薄荷醇，薄荷醇的表面张力系数为29.7，远低于水的72.75。当薄荷醇与周围较近的水相溶后，会极大地降低这部分水的表面张力，但是，更远的水的表面张力却没太大变化。根据马伦哥尼效应，混有薄荷醇的水被较远的水给拉过去了，从而造成水躲开薄荷牙膏的现象。

此外，马伦哥尼效应还会造成“葡萄酒之泪”的现象。这是一种在酒面上方的一小段距离，似乎凭空形成下落水滴的现象。葡萄酒之泪出现的原因是酒精的表面张力较低，且挥发性很高。葡萄酒表面的酒精挥发，在酒杯壁上留下了表面张力较大的水，但下方酒水的表面张力较小，于是就有肉眼难以看见的蒸气小水滴源源不断被向上吸。等杯壁上的水积累到一定程度，就形成水滴往下落，于是葡萄酒之泪形成了。（摘自《科学之谜》）

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