格致

一个很cool的实验， 让水可以往高处走---而且不需要有人踩水车就可以。 其实不是什么神话 ， 还是遵守能量守恒定律的， 上坡需要克服的势能由热能转换而来。 是俄勒冈大学的物理教授Linke的实验小组做出来的实验， 结果发表在Physics Review Letter上。 他们被十八世纪德国的科学家Johann Gottlob Leidenfrost发现的 Leidenfrost现象[En]所启发而设计了这个实验。 Leidenfrost现象看起来名字比较洋， 但是实际上是每个家庭主妇都能看到的现象---在烧的很热的锅上， 放上水， 这些水会悬浮在锅上一段时间。 不过我也经常自己做饭， 但是由于每次有这样的情况的时候都要后退两步， 作大敌当前状， 所以从来没有注意到这样的现象。 原因很简单， 就是锅烧得太久， 十分的热， 水在落在锅上之前， 水滴的下部就被加热至气化， 托起了水珠， 可以想象一下气垫船， 就比较容易理解了。

但是Linke的小组想要做的事情是将这样杂乱无章的分子力组织起来， 让他们往一个方向用力， 这样就可以让水往一个固定的方向流动， 而不是像平时做饭那样在锅里面乱蹦乱跳。

他们通过设计锯齿形桩的表面来达到他们的目的。 第一个图是在平面上时候水滴的样子， 液体与固体之间的距离一般是十到一百微米。 第二个是水滴在Linke小组设计的锯齿形表面上的样子。 蓝色的箭头是蒸汽流， 就是靠着这个不对称的力， 水滴可以朝一个固定的方向移动， 甚至是往上坡的方向移动。 在实验中， 水滴上的最大的坡度可以达到12度！ 这只是他们的一个猜测， 具体的原因还不清楚， 有待研究。 我觉得没有这么简单， 从那个慢动作的录像来看， 可能和水珠里面的气泡还有关系。

这样光说比较没有意思， 可以去这个项目的主页上看他们拍下的各种录像， 有实时的， 还有告诉摄像机拍下的慢动作。 可以看到， 这些水珠的移动速度是非常之快的。 还有 一个实验[mov格式，quicktime]是将水滴从坡上放下， 开始由于惯性下滑， 但是过了一会， 开始停住， 并往坡上走。 还将两个锯齿面组成一个渠道， 水珠也可以在里面往上蠕动。 在慢动作里， 可以看出水珠是如何受到体内蒸气 气泡的影响的， 而且水珠前进的方式十分的像阿米巴虫和蛇的蠕动前进的运动方式。

当然为了经费， 还要为这个有趣的实验想一个实际的用处。 和我现在冷却芯片的研究还有一定的关系， 那就是可以用来冷却电路或者是芯片， 现在不用外加的能量， 用芯片产生的热量就可以驱动冷却液的流动了。 这个实验 非常的简单， 看起来可以自己做， 项目的页面上也有一个 DIY的连接， 不过上面写的是coming soon。 不过现在就可以在你的炒菜锅里面试一试那个名字很长的现象。