10.奇怪的对比实验

我们下面要说到的实验是非常容易完成的实验。这个实验是我在年少时期做的第一个物理实验。下面我们拿一个玻璃杯，将玻璃杯装满水，然后将装满水的玻璃杯用明信片盖住杯口，并且用手指轻柔地压住，迅速将杯子倒转过来（图39），再将手拿开，此时你会发现明信片没有掉下来，水也没有流出来。这个实验对纸片有个要求，那就是纸片是完全平直的。

当你做好了以上的步骤之后，你甚至可以将杯子从一个地方拿到另一个地方，即便如此杯中的水仍然不会流出来。如果你亲自试验的话，你会让你的熟人瞠目结舌，如果他跟你要水喝，你就用这种方法做一杯，当他看见你送过来的水是用一个底朝天的杯子装的，会表达怎样的感叹呢？

图39

发生这种现象，究竟是怎么回事呢？纸片是怎么克服它上面的水压而保持不掉下来的呢？原因是空气从外部施加给纸片的压力很大，比杯中的水施加的压力大很多。

我之所以知道，是因为那个第一次向我展示这个实验的人是这么解释的，想要这个实验成功的一个秘诀是，杯里的水应该灌满，必须灌到直到杯子的最边缘。如果玻璃杯里只有一半多的水的话，玻璃杯空余的部分就被空气占据了。如果这样做实验，实验就可能会以失败告终。杯中的空气也会给纸不小的压力，因为杯里空气的压力与杯外的压力一样大，如此一来，纸片肯定会掉下来。

究竟会不会发生这种现象呢？口说无凭，眼见为实。下面我们就来亲眼看看纸片是怎么掉下来的，我决定再做一次实验。这一次做实验的杯子是一个没装满水的杯子，我们来看看这两次实验的结果是怎样的。纸片根本没掉下来，怎么会这样，这次杯子里的水不是满的啊！我又反复做了几遍，经过我反复的实验，最终我确信，半杯水的实验中的纸片和满杯水的纸片一样都可以保证纸片不会掉下来。

这次的实验对我来说非常重要，它教会我如何更有效率地研究自然现象。科学知识里的最高的法官应该是实验。无论理论有多严谨，它终究是个理论，需要我们用实验来检验。17世纪第一批研究者佛罗伦萨院士们有一个实验的准则，那就是“检验再检验”。这不但是17世纪做实验的准则，它也是20世纪物理学的准则。如果检验理论的时候发现实验不能证实该理论，也就是通过实验不能得到正确的结果，我们就应该探究，探究理论到底错在哪里了。

当初看起来那么可信的结果，经过实验却发现它是错误的。其实不难找到判断出现失误的原因。未装满水的玻璃杯被纸片从下封住的那一刻，我们非常仔细地把纸片掀开一个角，此时如果仔细观察，我们就会发现气泡穿过水里了。这个现象说明了什么呢？这个现象很有力地表明杯里的空气和杯外的空气被隔开了，不然外边的空气不会如此迫不及待地进入杯中水上的空间。这就是整个现象的答案：杯里虽然有空气，但杯子里的空气密度比杯子外面的空气低得多，所以压力也要比外边的小很多。当我们把杯子颠倒过来的时候，水会向下流，同时也会挤出部分空气，剩下的那部分空气扩散到原来的空间里，通过这样一个过程，空气就变稀薄了，压力也因此减小了。

通过这次的实验，你可以了解到，即便是最简单的实验，只要你足够耐心，认真对待，也能做出缜密的思考。这就是那些看似微小却能教你伟大的事情。