流体

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流体

文/劳柯

从小我们就知道物质的三种状态:固体,液体和气体。液体和气体看上去可以"自由"的流动,被统称为流体。我们天天接触的水和空气,就是非常典型的流体,但是水和空气又有所不同,如果我们把空气装在一个罐子里,用一个密闭的活塞把罐子的口封住,如果你的力气足够大,你就可以把活塞压进罐子里,如果罐子里装满了水,无论你使多大的力去压,活塞都会纹丝不动不动,所以你用力压空气,空气的体积可以变小,而水却不同,像空气这样的流体称为可压缩流体,像水那样的流体被称为不可压缩的流体。水虽然是液体,但并不是所有的液体都是不可压缩流体。

固体和我们的生活密不可分,我们用的桌子,做饭用的锅碗瓢盆都是固体。流体也和我们生活密不可分,而且流体的某些性质是固体所没有的。我们蒸馒头的时候总会在锅里加水,等水开了就可以蒸出香喷喷的馒头。你如果把馒头直接放到铁锅里,等馒头的底部都焦了,而馒头还是生的。这是因为蒸气可以使馒头受热均匀,从而避免局部高温,这是铁锅所不能达到的。

流体不但可以使物体受热均匀,而且还有传热快的特点,因为它可以流动。因为这个特点,流体在工业上常常被用作传热介质。比如在核能发电厂,反应堆的堆芯温度很高,就利用流体把堆芯的热量带出来,然后用来发电或者储存。现在的核能发电厂大多数是用水,也有用气体的,等将来技术发展了,也可能使用其他液体,比如液态金属或者液体盐。

流体不但可以传送能量,而且也可以传送物质。在陆路交通不发达的古代,人们就发明了船只,船只可以在河里航行,这是宏观上利用流体传送物质的性质。从小的尺度上来讲,流体可以把溶解其内部的物质从一个地方运到方运输到另外的地方,比如人体的血液就是一种流体,在肺部血液吸收氧气,然后把氧气带的身体的各个部分,等血液不流动的那一天,这人也就死了。

和社会学里的错和对没有明显的界限一样,这流体和固体也没有明显的界限。世界上有一类物质,你说它是固体吧,它可以变形,你说它是流体吧,它又不能像水一样“自由”的流动,科学家给这种物质起了一个新的名字,叫粘弹性流体,比如我们喝的蜂蜜,还有我们做馒头用的面团。

当用“自由“这个词的时候,我给它打上引号。我们都知道单个人行为的自由是个相对概念,这流体流动的“自由”也是个相对概念,它是受某种规律约束的。

一辆车停在停车场里,它就是固体;当车在路上行驶的时候,它就在运动,当很多车在路上跑的时候,人们就叫它“车流”。这里其实就引入了流体的概念,所有的车就组成了一个流体,而单个的车就成了流体里的一个单元。作为车流里一个单元的车,在车流里当然不能乱跑,它必须得遵守交通规则,当然这种规则是人制定。

流体流动也得遵守规则,这种规则是大自然给它制定的。大自然的美妙在于它不但提供了万物,而且给万物制定了它们必须遵守的规则;人类的智慧在于能够发现这些规则为人类自己所有。

人类根据大自然给流体制定的规则,发展一套数学方程来描述流体的流动,因为有了这些方程,流动也不再神秘,只要把这些方程解了,人类就可以预测流体下一步的行为。根据大气的流动,人类可以预测天气的变化,啥时候细雨绵绵,啥时候暴雨如注,啥时候雷电交加,啥时候风和日丽。当然人类的这个能力在三国时代就有了,那时候虽然没有解方程的能力,但是诸葛孔明根据经验还是借来了东风。

世人常用“随波逐流”来形容没有目标的人生。从表面上看这句话是对的;但从科学上来讲这句话是错的。流体里的每个单元,不管河道多么的复杂,单元下个时间段的行为是可以预测的,而人生是没有办法预测的,当然这也是人生的精彩之处。如果这有那么一天,人一出生就可以知道他自己的一生的生活,那他的一生就会毫无意义。

不用担心你的人生会被预测,大自然没有给人类的思考制定规则,因为它要人去“自由”地思考去发现美妙的规律。

01/17/2020