第三章 令人费解的科学现象
为什么同为晶体，钻石那么硬而盐却不够硬？
这全都要归结到原子和分子之间的结合键上，结合键有两种类型：共价键和离子键。在钻石中，任何单个的碳原子和其他4个共价键结合并共享配对电子。这是一种十分坚固的结合键。而对于盐，它由钠离子和氯离子组成，而钠离子和氯离子各自带有正电荷和负电荷，离子互相吸引并被叫做离子键的静电吸引力结合在一起。离子键即正离子和负离子之间由于静电引力所形成的化学键，这些键不像共价键那么牢固。这使得钻石在强度的博弈中成为了胜利者。
有比钻石更硬的东西存在吗？
在科学上钻石仍是最坚硬的物质，但一群美国研究者表示他们已经制造出了一种包含了碳氮结晶的合成材料，科学家认为它大有希望成为最坚硬的物质。
关于超硬材料的研究最早开始于20世纪80年代末，当时一个美国科学家提出了一个计算物体硬度的公式。这个公式显示β-C3N4应该比其他东西要硬一些。
非结晶碳氮这种蓝灰色物质能被轻易地在实验室制造出来，但科学技术已证明得到超硬晶体是极为困难的。
研究者轮流将碳氮和钛氮薄层置于室温下，用一个叫做“磁控溅射”的方法将气体分子向固体目标射击。气体分子会除去目标物表面的原子，与它们发生化学结合，再从那里反射回来并沉淀在附近的表面上。研究小组决定将氮分子发射到一个一半涂碳另一半涂钛的目标物上，因此当目标物旋转时氮原子被交替击在两种物料上，并在一个紧靠目标物的表面上产生了连续的碳氮层和钛氮层。钛氮和非结晶碳氮都是坚硬的物质，而淡桃红色的合成材料的硬度是其中任何一个的两倍。但是，它仍然没有钻石那么硬。
不过，研究仍在继续，因为那些比钻石更硬（也更便宜）的东西将会有一个广阔的利用空间。超硬材料可以用来切割钢铁，这是钻石不能做到的，因为钻石受热后会燃烧起来。同样的，我们也不可能在金属上涂上一层钻石层。如果在齿轮和轴承这些机械结构上涂上一层β-C3N4，它们将会比普通部件的使用寿命更长。另外还可以在液体润滑剂不适用的设备上使用。一层薄薄的β-C3N4也可以用来保护电脑光盘的表面。
现在的地球内部还在不断生成新的原油吗？
石油地质专家们相信，就在此时此刻，新的石油正在从地下盆地中不断地产生。
人们认为，石油是因为未完全氧化的动植物尸体沉积在过度堆积产生的巨大压力和大量热量的作用下，部分蒸馏而形成的。在现今的海洋盆地中也蕴藏有大量此类的堆积物，构成与石油在远古时代形成时相似的条件。原油一生成就会流动，有时还会流动很长一段距离，并可能形成易于开采的油田。
加利福尼亚湾就是一个很典型的例子，那里出产目前所需的新品柴油。地质专家还列出了其他一些未来油田的名单，其中包括墨西哥湾、波斯湾、奥里诺科河三角洲和里海等。
数百万年来，石油的形成过程并没有发生什么变化，并随着地质演变而缓慢地进行。但是，今天我们发现的这些潜在油田可能要等到2700万年后才能供人们开采使用。在过去的几百万年中已经生成了不少的石油，这在地质学上不过是短短的一瞬，但对急于开采石油的人来说，这段时间实在是太过漫长了。
银器上面的黑斑和钢铁的生锈是一回事吗？
和铁不同，当银暴露在空气中时并不会被氧化。事实上，相比于其他元素而言，银并不算活泼。但银却会与硫或硫化物（比如空气中的硫化氢）发生反应，生成硫化银，从而使得银器变得晦暗，失去光泽。
硫化银分子式为Ag2S，又名硫化亚银，其中含银87.06%、含硫12.94%，是一种灰黑色的粉末，完全不溶于水。在自然界中，硫化银通常以辉银矿（一种重要的银矿石）的形式存在。
银的表面也常常会因和其他含硫的有机化合物相接触而生成黑斑，这些有机化合物包括清蛋白、蛋白等蛋白质，而这也是鸡蛋会使银汤匙迅速地长出黑斑的原因所在。在日常家居生活中，银器受到的另一大威胁可能就要数橡皮筋了，因为橡皮筋通常都是经过硫化处理的。劣质的纸板也可能释放某些气体，令银器晦暗无光。
人们通常使用柔性研磨剂来擦亮银器，这往往需要花费很大的力气，而且用这方法在除去银器表面黑斑的同时，也会连带磨掉器物上薄薄的一层银。
其实可以用化学手段去除银表面的黑斑，你可以将银器置于被稀释过的氯化钠（食盐）和碳酸氢钠（小苏打）溶液中加热，或是让银器接触更活泼的金属（比如铝），使这些活泼金属和硫发生反应，最后便只剩下光亮洁净的银——一盆放有一卷铝箔的肥皂水就能帮你实现。
冰川冰要比普通冰更纯净吗？
是的，确实如此。所以有人将冰川冰作为饮料投入市场销售也就不足为奇了。
相比于普通冰，冰川冰是有其优势的。且不说有相关的科学原理可以证明这一点，单是从感官上的直接认识来讲，冰川冰也更具吸引力。
首先，冰川中的水要相对纯净一些。这是因为远古时候降下的雪在千万年的时间中不断地压缩，雪花中原本所含的杂质都被挤到雪花晶体边缘并被相继冲刷带走。最后形成的冰块，特别是由单晶雪花所形成的冰块，其纯净度堪比三次蒸馏的水，远比最初的降雪纯净。
其次，从感官的角度来看，冰川内包含的冰晶与冰箱制出来的冰块所包含的冰晶大小相仿，甚至可能更大。单晶中的分子都呈线性排列，而普通冰块则由很多细长形的冰晶构成。所以光线在冰川冰内折射形成的景象要比在普通冰内所形成的晦暗景象漂亮得多。
冰川冰还有声效。当雪堆积在一起的同时，大量的空气也被封存于其中。随着时间的推移，空气逐渐被冰块包围、挤压形成一个个小的气泡。在几千米的深处，这些被封住的空气承受着巨大的压力。当冰块融化、气体重获自由的时候，气泡便伴随着悦耳的噼啪声不断地冒出来。这时即便不含二氧化碳，冰川冰饮料也会不断地冒着气泡，发出清脆的声音。
白砂糖为什么可以保持方糖的形状？
千万不要以为用了胶水，事实上水就可以胜任这个工作。当方糖在工厂里成型时，很小的单个糖结晶在一个可控的湿度水平之下，被压制到一起。这种可控湿度意味着晶体表面会略微地溶解于一小部分水，形成糖浆状的溶液。很明显，如果有太多的水出现，晶体会完全溶解。但如果用量适当的话，当晶体受压时这种糖浆状溶液会流动到晶体之间将它们全部粘到一起。这有一点像一堵砖墙，糖晶体就像“砖块”一样被糖浆扮演的水泥砌到一块儿。即使在糖浆干后，还会使结晶互相结合在一起。
为什么木头不会融化？
液体是游离分子的集合体，换句话说，它们能很轻易地到处移动。但木头是由很多纤维素组成的，这些纤维素又是由非常长的聚合体链构成的，这种长链不能轻易地到处移动。在聚合体的羟基之间也有氢键来使所有东西结合在一起。换句话说，你必须用极大的能量才能破坏这些键。
如果没有阻挡，光会消失吗？
理论上讲，如果不碰到任何东西，光将会继续向前传播，但这要求光必须在一个极尽完美的真空状态下传播，然而实际上这是不可能发生的。光是能量，如果没有出现任何东西使光的能量减少，那么光就会永远存在。
想象有一个光子，它来自于太阳发射出的光的一部分。即使它设法避开了所有的行星、小行星和彗星（换句话说就是整个太阳系中的所有大物体），但它可能恰好撞到了来自彗星上的一小块尘土，或飘浮在太空中的一个微小的氢原子，那么它就会失去能量。但有一些光子会在它们的旅途中幸存，然后直线前进直到进入你的眼睛，那就是这部分光的终点。而光所携带的能量会转化成电信号进入你的大脑，从而使你能看见光。
光子可能与飘荡在太空中的原子，或是与一个行星大气层中的原子，也有可能与一个如岩石一样的物体的原子相碰撞，其中的一些能量会发生反射——从而让我们能看到这些物体。
为什么火焰通常是橙色的？
我们见过不同颜色的火焰：在壁炉里燃烧的柴火有黄色、橙色、红色、白色和蓝色的火焰。火焰的颜色取决于两个因素：火的温度和燃烧的是什么物质。
为了弄清温度与颜色的关系，就让我们先来看看电炉吧。通电之前，电炉上的线圈是冷的，黑色的。现在假设你要烧汤，你打开电炉，线圈就开始变热，慢慢地变成暗红色。随着线圈温度越来越高，它也变得越来越红。最后，当达到最高温度时，线圈变成了明亮的橙红色。
当然，电炉本身并没有燃烧，也不是线圈着火了，它们只是越来越热。如果它们的温度能加热到更高，它们的颜色变化就可能更显著，它们会变成黄色，然后白色，再就是蓝色，而不是保持橙红色不变。呈现蓝色实际上表明温度最高。
火焰颜色包含的原理与上述差不多，举蜡烛的火焰为例，蜡烛在燃烧过程中，火焰就有几种颜色。
燃烧的过程需要氧气，如果在火焰上罩上一个小罐子，火焰就会因为缺氧而熄灭。因此蜡烛燃烧时，火焰内部靠近底部的位置由于氧气少，颜色就比较暗。而火焰外层靠近顶端的位置氧气比较充足，因此这里的火势旺盛，颜色也最亮。随着燃烧的烛芯越来越短，蜡融化，微粒四溅，并有微小的碳粒飞扬，这些物质都被烧成很小的碳碎屑，然后随着火焰飞起来，这些碳粒很热，热到可以发光，就跟电炉上的线圈变红是一个道理。
事实上，这些碳粒的温度比电炉上的线圈还高，所以它们不是发红色光，而是发出黄光。这也是蜡烛火焰大部分是黄色的原因。而靠近烛芯的位置，火焰是蓝色的，因为这里的温度更高。
在壁炉里的火焰或是篝火上，我们可以看到更多颜色。柴火的温度比蜡烛火焰低，所以它看起来更偏橙色一些。但是之所以我们能看到黄色，是因为其中有些碳粒，它们温度很高，会呈现出黄色。烟囱里的黑烟，就是那些碳粒冷却之后形成的。
燃烧的木柴里的某些化学成分也会产生不同的颜色。比如火中会含有一些钠（这是我们每天吃的食盐的组成部分），钠在加热时，会发出明亮的黄光。火焰里也可能会有钙，钙在加热时会放出深红色的光。另外，如果火中有磷的话，就会有绿光。这些元素都可能存在于燃烧的木柴或是其他燃烧的物质中，所以柴火的颜色种类就更多了。
最后，所有这些颜色混合起来还可以形成白光，就好像彩虹的七色光混合起来就能变成白光一样。
为什么有些海域是绿色的，有些是蓝色的？
蓝色的海水，绿色的海水，无色透明的饮用水……那么水到底是什么颜色的呢？
答案让人出乎意料：纯净的水是蓝色的。但是由于我们喝水的杯子容量有限，很难分辨出水的颜色来。如果将一个像楼房那么大的杯子装满纯净水，我们就能看到它真正的颜色是蓝色。
水的颜色取决于水分子对光的反射和吸收情况。白光，比如阳光，是由七色光混合而成的，也叫光谱。在光谱中，红色到绿色波长范围的光比较易于被水分子吸收，蓝色部分的光则被反射出去，所以我们就看见了蓝色。
但水的颜色并不是一成不变的。在远离海岸的海域中心位置，海水是深蓝色的，甚至有些发紫。然而在靠近陆地的海岸线一带，由远及近，海水的颜色由蓝变绿，再由绿变成黄绿。为什么会发生这样的变化呢？这与水里的浮游物质和水深有关。
在海岸线附近，海水充满了从陆地上冲来的有机物和水生植物。其中有一些很小的绿色植物，叫做浮游植物，它们含有一种叫做叶绿素的化学物质。叶绿素能够吸收大部分的红色光和蓝色光，反射绿色光，于是我们看见的海岸边的海水就是绿颜色的了。
在宇宙空间里，海洋的颜色让我们可以分辨出地球生命的聚集区。绿色的海域好比是陆地上的热带雨林，充满了生命；而深蓝色的水域是很少有生命的地方，这里好比是大陆上无人居住的沙漠。
海水和海水里的浮游物对光的吸收方式也改变着水面下的颜色。假设你正在驾驶一辆黄色潜艇，在水面附近，你的潜艇是黄色的，但是随着潜艇慢慢潜入海底，照到潜艇上的光越来越少，当潜艇下降到水下30米的深度时，阳光中的黄色、橙色和红色的光几乎都被水分子吸收了，只有蓝色和绿色的光能到达潜艇表面，这时你的潜艇就变成了蓝绿色。如果再往下降，直到绿色光也消失了，潜艇就变成深蓝色了。
浮游物越多，海水越混浊，对光的吸收量就越多。所以越是混浊的海水，你下降时看到周围环境变暗的速度就越快。
为什么太阳和月亮会变颜色？
从天文学家拍摄的照片里我们可以发现，在宇宙中，月亮是一个被太阳照亮的灰白色的球体，它在漆黑的宇宙空间里发出光芒，而太阳则近似白色。
但当我们从地球上观察月亮时，它的颜色则取决于它的位置。比如，当它刚刚出现在地平线上时是亮橙色的，逐渐地，随着地球转动，它在天空中渐渐升起，橙色逐渐变淡，成为黄色，再变成黄白，最终，当它升到天空的正上方时，就呈现出它真实的颜色——灰白色了。
太阳也有类似的变化。正午时，太阳往往是黄白色的，但日出和日落时，它却会变红，或者橘红，或者粉红，这是怎么回事呢？
事实上，在宇宙空间中观察到的太阳和月亮的颜色并没有变来变去，大气层是挡在我们眼前的一层面纱，光在进入我们眼睛之前必须先穿过大气层，光就是在这个过程中发生了变化。
氮气、氧气和组成空气的其他气体，加上尘埃、烟雾和污染物等飘在空中的微粒，可以使进入人眼的光变红。
这是为什么呢？太阳发出的光是白光，而月亮不发光，只是反射太阳光。因为白光是由多种颜色的光（光谱）组成的。光在宇宙空间中以3 × 105千米/秒的速度传播，进入大气层之后，一部分光线能顺利地通过大气层而不与空气分子碰撞，这部分光线到达地面时仍能保持原有的白色。
但是大气层是由数不清的空气分子组成的，因此光与空气分子之间的碰撞不可避免，一旦光子在传播过程中与空气分子发生了碰撞，就会产生散射。
从白光中散射出去的光大部分是蓝色光，当光线到达我们的眼睛时，剩余成分大多是暖色系的光，所以我们看到的太阳要比它真实的颜色黄一些。
只有当太阳处于我们头顶正上方时，颜色才最接近它的真实颜色。此时，光线垂直于大气层，而越往高空处空气越稀薄，垂直通过的路线使光线受到的空气分子的阻拦最小，所以到达我们的眼睛的时候变化也就最小。
相比之下，当太阳在地平线附近时，颜色变化就明显得多。因为在这个角度上，光线基本上是斜贴着地面向前传播的。地面附近的空气密度大，光线在其中传播的时候会跟很多的气体分子发生碰撞，再加上近地面气体中尘埃和气体污染物含量也比较高，就会有更多的蓝色光在传播过程中被散射吸收，这样，当光线最终到达我们的眼睛时，只剩下红色和橙色的成分了。这就是日出日落时太阳呈现红色的原因。
月亮变色也是这个原因。傍晚时分，地平线附近的月亮是浅黄色的；当夜幕降临月亮升起来之后，它的颜色一点点变淡，最后就成了白色了。现在我们知道，月亮在高处时反射来的光线里含有更多种颜色成分，这些颜色的光都进入我们的眼睛，我们才看到了白色的月亮。
空气里的污染物越多，日出日落、月出月落的景观就越壮观，这也是生活在像洛杉矶这样空气质量较差的城市里的意外收获。
镜子能让房间更亮吗？
一面镜子并不能产生出比已经存在于屋中的光还要多的光线。它不能凭空造出光来，必须有发光源。所以，你可以使光线四处地反射，但也只能做到这些。你不能指望对墙上踢出一只足球后，得到两只足球，并希望反弹回你那里的足球是另一个“新”足球。
通常，光到达物体表面后，会被这个表面所吸收，那就是为什么黑板那么黑的原因，因为它吸收了所有的光波因而看起来很黑——这是光的损失。那镜子对光做了什么呢？与吸收光线相反，镜子会完全地反射光线。那就是为什么看起来好像屋子里更亮了。
为什么镜子不是白色的？
大家都知道，白色的物体是因为反射了所有射向它表面的光而呈白色，比如白纸。镜子也可以反射所有的光，但它为什么不是白色的呢？因为白纸不像镜子那样只是反射光线。白色的物体看起来是白色的，那是因为它们吸收了所有的有色光，然后又把它们以一种单色光——白光的形式发射出来，如同一个蓝色的物体会吸收所有的颜色而只发射出蓝色光。而镜子没有做任何吸收，它只是简单反射回投向它的东西，因此光经受的是不吸收或者说是再发射的情况。
彩色电视机为什么会有颜色？
电视的影像，是经由天线传送到各个家庭的电视接收器中。传送的时候，影像会被分解成红、蓝、绿三原色的电流。它们被电视接收器中的三支电子枪接收之后，再投射在显像管上。 显像管是利用磷光质发光的特性来呈现色彩的，显像管背面涂满红、蓝、绿三原色的磷光质，以三个一组发出色光，形成彩色电视上丰富的色彩。
为什么远处的青草看上去更淡一些？
地平面附近的事物会受空气的影响，而这些也影响到我们怎么看远处的事物。在你和目标之间，空气中的灰尘数量随着距离的增大而增加，而地面热量的上升也能改变空气的折射指数。所有这些情况会分散并污染你从目标地接收到的光线。目标体越远，这种污染就越多。
太阳光由不同颜色的光线组成。靠近你的草会反射绿色光而吸收红色和蓝色光，使你观察到草是绿色的。而远处的草也会反射相同数量的绿光，但同时空气中的灰尘也会向你反射白光（所有的有色光），这样就会冲淡你看到远处草的绿色。
这在城市中最明显。如果你在一座高楼向外看，远处的楼看上去比近处的要更暗淡一些。它们并不是真的那样，然而看上去就是更暗，因为很多光线反射向你，只不过这些反射过来的光并不都是一个特定颜色的光。
所以，如果你喜爱画画，那么在画山水时，一定要把背景画得比前景暗一些，因为这样才符合我们看到的“事实”。
为什么切割的钻石会光芒四射？
比起玻璃，钻石有着更高的折射率，因此即使将两者严格以同一方法切割，钻石仍更有光泽，因为在反射光线分裂成为它自身的颜色方面，钻石要比玻璃好得多。
钻石美丽的秘诀就是它反射光线的方式。切割时切割工具必须以这种方式把钻石定型，即允许光线能通过钻石的顶部，这样光线就会在钻石内部四处反射最后再从顶部穿出。这种方式能使光线达到最大化的反射，从而使钻石看上去闪闪发光。
在20世纪初期，钻石切割技术就已经非常精湛了，以至于发展出了一套精确的数学标准。它要求大部分钻石都要被切割出58个切面，每两面之间都要保证精确的角度。
此外，钻石的切割和它的外形并不一样。外形是由个人爱好决定的，并不影响钻石的价值，但切割却会影响。一个好的切工会让穿过钻石的光线产生大量的耀眼光芒。这只有在一个被切割得比例非常匀称的钻石上才会发生，光线会从一个刻面反射到另一个刻面然后再通过钻石分散到四面八方。如果光在钻石中传播时没有经过反射就穿出了，那光芒就会大打折扣。
为什么人在瞄准的时候要闭上一只眼睛？
并不是每个人都会这样做，但是有的人之所以要闭上一只眼睛，是由于一种叫做双眼竞争的现象所致。如果你用自己的左眼看瞄准镜，你所看到的和用右眼看时所看到的并不一样，相比你平时用两只眼睛一起看某样东西时的和谐状态，此时左右眼看到的景物却相互竞争，恐怕让你有宁可瞎掉的感觉。
比如说，如果你的左眼只看到许多的铅垂线，而右眼只看到许多的水平线，你可能觉得自己看到的是网状图形，但实际上你看到的是铅垂线的视觉片断和水平线的视觉片断叠加后的效果。有的人可以用意志力压抑这种视觉竞争，但有的人就对此感到非常不适，因此他们选择闭上一只眼睛。
大部分人倾向于用自己的优势眼来瞄准。一般而言，优势眼的视力会比较好，但这也不是完全绝对的。如果两眼的焦距不同，有的人就会用一只眼睛来看远处，一只眼睛来看近处。
为什么当水开之前会变安静？
当水被加热时，溶解在水里的气体开始从水里冒出来，在我们听来就是水发出嘶嘶的声音。当水接近沸点时，所有被溶解的气体已经被释放完了，因此不会再有多少气泡——这个时候就是水壶变安静的时候。享受一下这样的宁静吧，因为一旦水开后，水里的对流运动会变得非常剧烈，因而水又会变得非常吵闹了。
气泡为什么是圆的？
我们都喜欢泡泡，特别是滚圆滚圆、又闪着虹彩的肥皂泡。英国科学家查·波易斯出于对这种现象的好奇撰写了一本200页的书，书名叫做《肥皂泡的色彩和塑形力》。
波易斯称气泡为“华丽的东西”，认为使气泡成形的力存在于所有液体中，倒茶或者趟河时都会看到气泡泛起。
可以想象向气球里注水的情景，水注得越多，橡胶皮的气球就越大，直到胀爆。
再想象一下水滴：水挂在水龙头口上聚集成滴，越聚越大，大到一定程度后会最终掉下来。波易斯提出一个问题：水滴到底为什么会挂在水龙头上，就好像水被装在像气球一样的塑料袋里，直到装得太多袋子就破掉或掉下来呢？
事实上水滴外面并没有袋子。但是波易斯认为，一定存在着某种无形的表皮使水能够聚集成滴。这种“表皮”其实是水以及其他液体的一种性质，即表面张力。
以水为例，在液面下，水分子之间有很强的吸引力，但表面的水分子与其上的空气分子之间并没有吸引作用，它们只受到下面的水分子向下、向内的吸引，这种“表面张力”便起到了水滴的“表皮”的作用。这层“表皮”使水滴能够挂在水龙头上，直到超重之后才掉下来。
不同液体有不同强度的“表皮”。比如，酒精的表面张力就比水小很多，根本不会成滴。但是水银的表面张力却是水的6倍，从破碎的温度计里流出的水银珠可以在地板上滚来滚去。
用肥皂水能吹出泡泡来也是因为有表面张力。用吸管在肥皂水里蘸一下，在吸管的横截面上就形成一层膜，如果对着吸管另一端吹气，这层膜就像气球一样鼓起来，然后形成一个闭合的空气泡，风一吹就飘走了。
由于肥皂泡表面是有弹性的，肥皂泡里的空气承受着压力——跟气球里的情形一样。压力的大小取决于肥皂泡曲面绷紧的程度，曲面越紧绷，肥皂泡越小，里面空气的力就越大。波易斯通过实验发现，肥皂泡破碎的情形跟充气气球松开扎口的情形一样，气体从气泡里射出来，有时竟然可以吹灭蜡烛。
那么肥皂泡到底为什么是圆的呢？这是因为表面张力使液体膜总是把自己拉紧，使自己尽量处于一种最紧凑的状态——自然界里最紧凑的形状就是球形。因此，肥皂泡里面的空气紧凑地挤在一起，产生的力与围绕肥皂泡的外力相同。
但是波易斯发现，对正圆形的肥皂泡施加外力也可以改变它的形状，比如，如果用两个环粘住肥皂泡，然后把两个环向两端拉，肥皂泡就可以变成圆柱形。但是，这种非圆形的肥皂泡体积越大就越容易破碎。一个很长很长的圆柱形肥皂泡中间会慢慢变细，继而分开，最终形成两个单独的半圆泡。
为什么冰块会浮在水面上？
冰块之所以会浮在水面上，是因为水分子在固态时要比在液态时更占空间，因此一定体积的冰块要比相同体积的水轻。
冰晶体中的水分子不如在液态水中时结合得紧密，这并不是因为水分子的大小发生了变化，而是分子间排列的方式发生了改变。大部分物质的分子在固态时会结合得更加紧密，如果冰也是如此的话，那么冰块就会沉到冰冷的海底却一直不会融化，如此一来海水就会几乎整个地被冻成一块了。
为什么高尔夫球的表面凹凸不平？
凹凸的表面可以使空气在球的四周产生湍流，如果不是这样，球的后面将形成一股涡流，其作用就像是把球往后拖，让球的速度变慢。因此，表面凹凸不平的球飞得更快。
这和柏努利法则相关。想象一下：一个球在你面前自右向左滑过。表面的凹槽隔离空气，如果球沿顺时针方向旋转，那么球顶部的凹槽将使周围的空气加速（因为它们随着气流旋转），而球底部的凹槽则相反，它们让速度减慢。柏努利法则认为，当空气被加速时，它的压力就减小。因此，球顶部的表面受到的压力减小而底部的压力加大，这叫做挑球。如果你能像网球运动员那样让球反方向旋转，那么球顶部的压力增加而底部的压力减小，这会让球明显地下落。
当物体加速到接近光速时会发生什么？
公路的最高时速大都限制在80～120千米之间。在辽阔的宇宙空间里，虽然没有限速牌，但没有物体的时速能够超过10.77 × 108千米。
这个天然的速度屏障就是光速。科学家们习惯于用秒来计算光速，即3×108米/秒。光的最小单位是光子，每个光子的运动速度都是3 × 108米/秒。
光子是一种特殊的粒子，它没有静止质量，也就没有通常意义上的重量。很难想象这世界上竟然存在没有质量却有能量的物质，而光子就是这样的物质。
我们可以将光速与我们能够想到的高速运动的物体加以比较。以“先驱者号”太空探测器为例，它离开太阳系时的速度是60千米/秒，这个速度足可以在两分钟之内横穿中国，但与光速比起来，这个速度简直就是乌龟爬。
或者可以想象一下太阳的运动。就在你读这句话的时候，我们太阳系中的太阳、地球和其他七大行星正在像旋转木马一样围绕着银河系的中心高速运动，时速约为94.08×105千米，即248千米/秒（虽然你对此全然不知）。可是这个速度仍然不及光速的1%。
当物体的运动速度接近光速时，奇怪的现象就会出现。这些事物之外的观察者会看到这个物体的长度和质量都在改变，甚至时间也开始改变。
当宇宙飞船以11.55 × 104千米/秒的速度运行时，长度会缩短一半；速度越快缩短得越多；当速度达到光速时，长度甚至变为0。而对于飞船里的宇航员来说，他们眼中的飞船不会有任何变化，只是船舱外眼前的景象被严重地压缩了。
当飞船以90%光速运行时，它的质量会猛涨，比正常情况下的3倍还多——宇航员同样感觉不到这种变化。速度越大，质量越大；速度达到光速时，质量接近无穷大。科学家们已经证实这种现象是真实存在的，因为质量很小的基本粒子可以在加速器中获得很大的速度，而随着速度的变大，粒子的质量也随之增长。
最后，对于时间也有同样的规律：如果站在地面上的人可以看到飞船里的物体，他们就会看到飞船上的钟表走得慢了，而在宇航员眼前时钟却没有变慢；当飞船达到光速时，地面上的人就会看到飞船上的时间完全停止。
飞机如何测量自身的飞行速度？
飞机的时速是由安装在飞机前端表面上叫做空速管的空心管子测得的。旅客在登机时，或许能够看到这根测速管朝向飞机底部。
空速管与飞机飞行时空气掠过飞机的方向相同，对气流全压进行测量。飞机飞行速度越快，气流的全压就越大。在此同时，空速管还需要测量气流静压。气流静压是局部空气的热力学压力，它随着温度变化产生压力的变化而变化。
根据测得的气流全压和静压值大小就可以计算出局部空气速度。在空气顺次流过机头和整个机身的过程中，气流的压力会不断发生变化，所以要测量机身不同区域的局部气压值，从而算出气流局部速度与飞机实际速度的比值。
与航天飞机和洲际导弹一样，在许多飞机上也都装有惯性导航系统。惯性导航系统通过保持对自旋陀螺仪上产生的负载的精确跟踪，在减去重力影响因子后，在一个绝对基准上测量出飞机飞行时的加速度。在飞机起飞时对惯性导航系统进行精确的设定，因此使它不仅能够指示飞行速度，同时还能准确地指示出飞机相对于起飞地点的精确位置。
火箭如何在没有空气的太空里前进？
火箭能够把宇宙飞船送入绕地轨道，也可以把卫星和各种探测器送进宇宙空间。一说起火箭，我们就会联想到太空飞行。
其实，在房间里飞的气球也可以成为火箭。我们都做过这样的游戏：先向气球里吹气，再扎紧开口，然后松手，气球就一边撒气一边向着相反的方向冲出去。
再举一个简单的例子。假如光滑的轨道上有一辆小车，小车的尾部装有一架机枪。机枪每射出一枚子弹，小车就向前移动一点。随着子弹一枚枚地射出，小车的速度越来越快。可以想象得出，机枪每向后发射一枚子弹，小车就受到一次向前的推力，这个力就是子弹对小车的反作用力。这也是火箭前进的制动机制。
为了把宇宙飞船送入太空，火箭的发动机必须有强劲的动力，工程师设计发动机必须基于特定的原理。第一个详细描述这种特定原理的人是英国17世纪末的伟大的科学家艾萨克·牛顿。牛顿定律主要描述万有引力和物体运动的定律，他的第二定律和第三定律的内容比较具体地描述了物体受力与运动的关系，从中我们可以得知火箭是如何在太空里前进的。
牛顿第二定律指出，运动中的物体的力取决于其质量和其加速度。所以，想要获得动力十足的火箭，就必须保证它每秒钟都喷射出很多高速运动的物质。
牛顿第三定律是说，两个物体之间只要存在力的作用，那么作用力和反作用力则必然成对出现，而且大小相等，方向相反。在火箭的例子中，火箭对喷射物的作用力使喷射物被高速喷出，喷射物同时会给火箭一个相反的力，推动火箭向前运动。
运载宇宙飞船的火箭将燃料燃烧生成的气体向后推出获得向前的动力。其实，无论向后推出的是什么东西——可以是固体颗粒，液体，甚至是原子或是质子、中子、电子——都能够获得向前的动力。
有人可能会以为火箭是靠喷出的气体推动了周围环境中的气体才获得反冲力的，却没有料到其实是喷出的气体本身使火箭具有如此强大的力量。
事实上，由于太空中没有空气，火箭在向前运动时不必克服空气阻力，所以它比在有空气的环境里更容易前进。而且，火箭表面与周围环境之间的摩擦为零，这就是说火箭在启动后不会有任何阻力使它减速。
另外，太空中的宇宙飞船不受重力作用，没有重量，所以即使是一个很小的推力也能够让飞船获得很大的速度。
如果把指南针拿到南极会怎样？
地球绕着地轴自转，南极和北极分别是地轴的两端。吸引磁铁及指南针的，叫做地磁场，其磁力线两端叫做南磁极与北磁极。地磁轴线与地轴之间的角度相差了11度，也就是说，南磁极并不在南极，而是位于南极东北方约1 600千米的地方。
所以，指南针指的并不是真正的南方，而是南磁极的位置，而且它每年会移动约10～15千米。当你拿着指南针站在南极时，指南针会指向东北方。如果你带着指南针到南磁极，由于指南针失去了水平的拉力，所以没有固定的指向，会自由旋转。
铁轨上为什么要铺碎石子？
碎石子和轨道是紧密相连的，轨道和枕木负责承受火车通过时的重量，而碎石子则担任防止它们陷入地面的缓冲工作，还能吸收火车所产生的噪音。铺在铁轨上的碎石以较硬的石子最为合适，所以大多使用硬质砂岩。
为什么清澈的水结成的冰总是浑浊的？
有三个很好的解释，所有恰当的例子都是在当你开始用一个障碍物挡住光束去路的时候产生的。
第一，冰块不是一个大的晶体，而是由很多小晶体组成的，这为光线碰撞到晶体边缘发生衍射提供了大量的机会。衍射和折射之间有什么不同呢？衍射是你看到光波在障碍物边缘发生弯曲的情况，而折射是光从一种介质射向另一种介质时发生的弯曲。
第二，空气中像二氧化碳、氧气和氮气这些气体在寒冷的天气里会更易溶解在冷水里，而在水冷到结冰的时候这些气体产生的气泡会被留在冰块里。它们可能是非常小的气泡，但对于折射光线来说它们仍然影响相当大。
第三，即使在冰块内部，一小部分的液态水仍能保持溶解状态——这是另一种折光的机会。
将这三种情况放到一起你会发现光没有办法完全穿过冰块从另一边射出来。
强力胶为什么不会粘到自己的管内壁上呢？
大部分胶水是利用蒸发含有“黏性”物质的溶剂来工作的。然而，强力胶是一种需要氢氧离子刺激的氰基丙烯酸盐黏合树脂，而氢氧离子通常的来源是水。因为在一管强力胶中没有水的存在，它就不会起作用。这就是为什么那些管子要密封的原因，是为了防止湿气进入。
是胶水让保鲜膜自己粘住的吗？
根本没有什么胶水。保鲜膜能自粘完全是因为在你将它从一卷保鲜膜中拉出时让它产生了静电。这种极易带电的塑料膜会吸引不带电的物体和绝缘体，这就是为什么用保鲜膜蒙住塑料盒似乎也很好用。如果你在一只金属锅上用它，它就没那么好用了，因为静电遇金属这种导体就消失了。你可能注意到如果你从保鲜膜卷上取下一段保鲜膜，把它放置一会儿然后再使用它，就很难粘住，因为它完全失去了电荷。
墨水中含有让墨水粘到纸上的胶水吗？
在某种程度上是的。墨水和油漆中含有色素，它们是不溶于水或油类的化合物。其中最常见的一种天然色素就是二氧化钛，它是一种白色物质，用途很广泛，包括乳化漆和糖果。
墨水是由研磨得极精细的色素、悬浮剂和能将色素固定在纸上的某种橡胶或黏合剂组成的简单混合物。当你在纸上写字时，色素和悬浮剂就会被拉入纤维里，只要纸的吸收性不要像吸墨纸的那样强，墨水就会很好地待在你放置它的地方。然后悬浮剂便会蒸发掉，只剩下色素被留在了纸上。
橡皮擦为什么能擦去铅笔字迹？
纸是由纤维制成的，有突起和皱纹。当你在纸上写字时，一些铅笔尖上的石墨分子会与纸上的突起和皱纹接触时被磨下来。当橡皮在纸上摩擦时，所有的石墨分子与橡皮接触后结合得要比与纸结合得更好，因此石墨就从纸上被拉走了。橡皮灰就是石墨粘到橡皮上，橡皮磨损后留下来的。湿橡皮是不能使用的，因为水分子会进入橡皮分子中并阻止石墨与橡皮分子的联结。如果坚持那样做的话，结果就是在纸上涂鸦。
为什么不能用水给油锅灭火？
沸腾的油锅温度非常高，如果此时倒入水，由于比重的原因，油会浮在水上，然后水试图把它沉下去，当水遇到热油脂便会温度上升直至沸腾。蒸汽气泡迅速地穿过热油脂上升并带着油滴急剧地进入外界空气中，如果这些油滴遇到火苗，那它们也会燃着。
试着用水来熄灭一个着火的油锅是在厨房里发生的最危险的事情之一。你应该把一件潮湿的衣服覆盖在油锅上使火焰与氧气隔绝，而后它们很快就会熄灭了。
为什么用热水洗羊毛衫会缩水？
因为羊毛是由鳞状纤维构成的。如果你在一个高倍显微镜下观察一根羊毛，你会发现它的表面看起来就像螺纹塑料杯的表面。在一般情况下，这些粗糙的表面不会互相接近到非常紧密的程度，但如果把它浸在温水里，那么纤维上的鳞片就会互相绞住，而当羊毛干了之后它们却不容易再分开了——那么你的毛衣就收缩了，羊毛纠缠在一起，因为羊毛的表面互相绞合在一起了。
羊毛是一种奇特的材料。羊毛的表面会排斥水（厌水的），但羊毛纤维的内部是空的且会吸水（亲水的）。如果你弄湿了羊毛衫，它会先排水直到它达到了一个临界点，然后转而开始吸收水分。如果吸收的水被加热了，纤维就会变得光滑而那就是开始收缩的时候，并且这种收缩不能被逆转。一旦一件羊毛衫缩了水，那就不可能恢复了。
头发是如何带上静电的？
干燥的头发会贴在梳子上；在晚上没开灯的房间可以看见猫蹭过毯子时放出的电火花；雷雨大作时可以看见云层中的闪电……这些都是物体带有静电的例子。许多物体，像头发、毛毯、云层和大地，都能带上静电荷。
我们先要了解一些关于原子的常识。我们已经知道，原子中心的原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。原子核周围是绕核运动的电子，被称为电子云。电子被带正电的原子核吸引，使原子成为一个由原子核和核外电子构成的整体。这个电场力就像是一种强力胶，要不是这种力的存在，宇宙中的所有物质都会瓦解，成为一堆堆的物质颗粒。
对于原子来说，如果原子核里有3个质子，那么核外就一定会有3个电子，从而保持了原子的电中性。因为我们周围的物体大都是由原子组成的，所以他们都不带电。
如果一个物体暂时性地带上了静电荷，它就有可能会放射出电火花。带电表明组成这个物体的原子中，有一部分电荷不平衡了，可能是得到了多余的电子带上了负电，也可能是失去了电子带了正电。
在干燥的房间里梳头，头发上很容易产生静电。电子会从头发上跑到梳子上，这样梳子和头发就都带电了。
摩擦起电就是梳子让头发带电的原因。当两个物体的表面相互摩擦时，两个物体都会带上电荷。虽然头发和塑料梳子看起来都是光滑的，但其实在原子量级上，它们的表面都是凸凹不平的，由原子堆成的小丘一个接着一个。所以当梳子与头发摩擦的时候，头发上的一些电子就会留在梳子上的沟壑里，反之亦然。
在空气相对潮湿的环境里，摩擦的现象就会得以缓解，因为留在头发上的水分使头发表面变得光滑了。同样，如果头发上有油分，摩擦起电的现象也会减弱，因为油层在梳子和头发之间起到了润滑的作用。但是在干燥房间里的干燥头发上，摩擦就会很严重，头发上的电子会因此从头发上脱离下来，附着在梳子上。由于电子带负电，梳子就因为带有多余的电子而带上了负电。与此同时，一些头发也因为失去了电子而带上了正电。又因为正负电荷相互吸引，带正电的头发就总是会贴在带负电的梳子上，即使把梳子拿开，头发也会跟着梳子竖起来。
但正负电荷会互相中和，向着平衡的状态恢复。当正负电荷完全平衡时，原子就恢复了常态，此时无论是梳子还是头发都不带电了。
“浴室歌声”会更好听吗？
在浴室外听到歌声的人们可不会这么认为哦！不像在其他房间，浴室里充满了坚固的、会反射的墙面，想想那些光亮的墙壁、坚硬的洗手盆和浴缸、还有没铺地毯的地板——多么完美的高频反射表面啊。在一个挂着窗帘的普通房间里，高音（大部分歌唱所包括的）都被吸收而低音可以存留。比如，在隔壁的立体声系统中演奏的低音电吉他比起架子鼓中的钹声更容易被隔墙听到。因此，如果你在浴室里唱歌你会得到些反射回来的高音，而如果你在起居室里歌唱就不会这样。
你也必须考虑到共鸣的因素。物体有一个它们“更愿意”振动的频率。在一间浴室里可能意味着那个确定的频率似乎要比在其他房间里的更高，因为对于墙壁和其他表面来说它们都处于同一个共鸣频率。如果这共鸣频率是欢快的音乐，那么显然你将享受你所听到的声音，并因此开始认为你的歌声真的很好听。
为什么衣物会缩水？
这与包括棉、羊毛和亚麻在内的这些天然纤维的物理和化学性质有关。
纱线中单独的一条纤维是由长长的聚合物分子链或是一长串大分子所构成的。自然状态下的这些分子链大都呈卷曲或皱缩状。在纺纱和编织之前，通常要对纤维进行预处理。预处理的第一步就是像梳理羊毛一样把纤维拉直。
可是被拉直的纤维却在试图恢复到原本的自然状态。从一个状态变化到另一状态需要越过一定的“能障”，甚至从高能级态转变到最低能级、最无序的状态也要消耗能量。洗烫过程中的高温为纤维提供了改变自身状态所需的能量，于是长长的聚合物分子链再度卷曲收缩在了一起。人造纤维的衣物比较不容易缩水，因为人造纤维的聚合分子链可以被制造者设计成任意的形状，于是人造纤维从一开始就处于拉伸状态。
干洗真的是“干”洗的吗？
因为整个过程中所采用的溶剂不含水分，因此感觉上干洗过程是“干的”。
虽然所采用的清洁剂不是水，但其性质却和水差不多，都能在去除污垢的同时不损伤衣料。它们还会迅速蒸发，只留下干燥的衣物。
一般清洗过程中使用的溶剂的95%为全氯乙烯，分子式为C2Cl4，该化合物的14.48%是碳，剩下的85.52%是氯。全氯乙烯也可以被用于脱除金属表面的油污，它极易挥发，所以只能用于封闭式洗衣机中，如此一来洗衣过程中所挥发的溶剂就不会散失了。
一般清洗过程就是将泡在溶剂中的衣物轻轻地搅动，直到污垢和一些油性污渍被清除为止。而除了一般清洗之外，所谓的干洗还包括用溶剂溶解污渍、去除污点；在衣物中注入润滑油，以清除色斑；通过特定的化学反应将污渍转化为可溶性物质或是不可见的物质，以及在酶的参与下发生生化反应，将污渍转化为可溶性糖类。
49选6的彩票，如何计算中奖的几率？
这里有49个数字可供选择，你必须选对6个数字才能赢得大奖。选中第一个数字的几率是6∶49。也就是说，选中从对应49个数字的小球中滚落出来的6个小球之一上的数字。
选中第二个数字的几率是5∶48。选中第三个数字的几率是4∶47，以此类推，选中最后一个数字的几率为1∶44。
将你选中这个数字的几率和选中其他数字的几率相乘，你就算出了中奖的几率。
即：（6/49）×（5/48）×（4/47）×（3/46）×（2/45）×（1/44）。这样，计算出来的中奖几率为1∶139 838 16。
因此，买彩票中头彩的几率为1∶13 983 816。
彩票连续中奖或一生中奖两次的可能性大吗？
如果连续11个星期买彩票，那中奖的概率有多少？想知道这个并不难。
假如中奖的概率是1∶10，那你再一次中奖的概率是每天1∶10，因此，你有可能在接下来的日子里再中一次。如果你只在下一个星期买彩票，那你中奖的概率仍然是1∶10。因此，你在下一个星期里中奖的概率和在第7天或第11天是一样的。
显然，你买的彩票越多，中奖的机会也就越多，但这不能改变中奖的概率。