從驚奇到平凡，生活背后的科學(xué)

安行

一般來(lái)說(shuō)，科學(xué)研究應(yīng)該是一項(xiàng)非常嚴(yán)肅、研究重大問(wèn)題的事業(yè)，但是卻有一些科學(xué)家看起來(lái)卻似乎不務(wù)正業(yè)，花寶貴的時(shí)間去研究生活中毫不起眼的日?，F(xiàn)象，比如灑出來(lái)的咖啡、滴水的茶壺，還有5秒定律，等等。人們不禁疑惑，這些研究有什么意義呢？其實(shí)，這些奇怪的研究不但揭示了日常生活背后的科學(xué)奧秘，更是激發(fā)了我們對(duì)科學(xué)的興趣，所以是一種值得稱(chēng)贊的行為。

茶壺嘴為何會(huì)滴水？

法國(guó)里昂大學(xué)的流體動(dòng)力學(xué)研究人員一直在努力進(jìn)行一項(xiàng)，關(guān)于茶壺壺嘴容易滴水的原因的研究。他們發(fā)現(xiàn)傾倒后液體溢出是由于“毛細(xì)管效應(yīng)”（液體在沒(méi)有外力的影響下，在狹窄空間中流動(dòng)的能力；它的發(fā)生是由于液體和周?chē)腆w表面的分子間的力量）；當(dāng)你倒茶時(shí)，有些液體順著壺嘴外流下來(lái)，這是因?yàn)閴刈斓男螤?、倒茶的速度和茶壺的防滲水設(shè)計(jì)會(huì)影響水流的方向。比如，直邊金屬材質(zhì)的茶壺比有曲線的陶瓷茶壺少漏很多。

為什么咖啡會(huì)灑？

加州大學(xué)圣芭芭拉分校的研究人員通過(guò)記錄志愿者拿咖啡杯的次數(shù)來(lái)揭秘撒落咖啡背后的秘密。他們發(fā)現(xiàn)，咖啡灑落的結(jié)果和咖啡杯的結(jié)構(gòu)和大小有關(guān)。

液體在杯中的晃動(dòng)是一個(gè)自然的過(guò)程，就像一種液體鐘擺一樣。這也受杯子的形狀以及液體的性質(zhì)影響。如果咖啡是在一種普遍使用的杯子里，它的表現(xiàn)就像是我們?nèi)粘Ｐ凶咭粯印．?dāng)你行走時(shí)，液體開(kāi)始晃動(dòng)，并且在腳步中帶有一點(diǎn)不規(guī)則。你走得越快，越有可能將液體灑出來(lái)。

在杯子上加蓋子可能讓情形變得更糟。當(dāng)咖啡晃動(dòng)時(shí)，有一些液體沿著杯蓋蔓延，有一些甚至漫出杯蓋。當(dāng)這兩種水流碰撞時(shí)，會(huì)射出杯口，制造一個(gè)咖啡火山。

“五秒”定律是真實(shí)的嗎？

每個(gè)學(xué)童都曾經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，如果你在5秒鐘之內(nèi)撿起掉在地上的食物，它們是安全可食用的。但這是否是一個(gè)都市傳說(shuō)？為了測(cè)試這一觀點(diǎn)，英國(guó)阿思通大學(xué)的研究學(xué)者在各種各樣的地板上掉落過(guò)多種多樣的食物，包括烤面包、意大利面、餅干和糖果，掉落時(shí)間都控制在3秒到30秒之間，之后，檢測(cè)這些實(shí)驗(yàn)品帶有的正常的細(xì)菌數(shù)量。結(jié)果顯示，細(xì)菌在神奇的5秒之前就已經(jīng)沾在食物上面了，不過(guò)總體上食物還是在可食用的范圍內(nèi)。掉在軟的地毯上的食物比掉在硬的地板上的食物，沾的細(xì)菌少；軟且粘的食物比硬的食物沾的細(xì)菌多。

為什么我們會(huì)走神？

大腦的“走神模式”更像是某種意義上的自我反省或是白日夢(mèng)，但是通過(guò)一定的努力，我們可以轉(zhuǎn)換成“集中模式”，并且執(zhí)行更復(fù)雜的操作。然而，如果這些任務(wù)是重復(fù)的，我們的思維就開(kāi)始漫游，我們就容易出錯(cuò)。這種現(xiàn)象的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做“適應(yīng)不良的大腦活動(dòng)變化”，通俗地講，它們叫做“大腦放屁”。

美國(guó)新墨西哥大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用功能性核磁共振，我們可以發(fā)現(xiàn)大腦在做出錯(cuò)誤決定前30秒內(nèi)的“大腦放屁”現(xiàn)象。核磁共振發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因是大腦中的血液流向了不同的方向。

為什么烤面包會(huì)糊？

烤面包可以從糊狀的白色變成焦黑，在幾秒鐘內(nèi)就黑了，這是怎么回事？答案可以從它的化學(xué)性質(zhì)中找到。

面包最基本的組成是小麥粉、酵母和水。小麥粉主要包含碳水化合物（長(zhǎng)鏈糖）和蛋白質(zhì)（氨基酸長(zhǎng)鏈）等，這些是美拉德反應(yīng)包含的關(guān)鍵成分。

面包中的糖（包括葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖）都含有稱(chēng)為醛（公式是CHO）的化學(xué)基團(tuán)。當(dāng)溫度高于140℃時(shí)，醛的基團(tuán)開(kāi)始和小麥蛋白質(zhì)中的酸中的氨基上的氨基（-NH2）開(kāi)始反應(yīng)。這是烤面包的第一步。

這些反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物是不穩(wěn)定的，它們迅速重新排列成一種叫做阿馬多瑞的化合物。然后它們繼續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)生一種由獨(dú)特氣味和味道組成的化合物。總體來(lái)說(shuō)，面包片越干燥，這些反應(yīng)發(fā)生的越快，烤面包片越容易變黃，或是燒焦。堿性面包（像一些由小蘇打做成的）會(huì)比酸性的更快變黃。表層涂了牛奶或雞蛋的面包由于有額外的蛋白質(zhì)，所以也會(huì)更容易變顏色。

而烤水果面包片時(shí)要格外小心，糖會(huì)開(kāi)始焦糖化，如果放在面包機(jī)太久，會(huì)變成脆脆的碳。

烤面包的味道

多重化學(xué)成分構(gòu)成了烤面包的味道和特殊氣味。

1、面包：蛋白質(zhì)（由氨基酸構(gòu)成）和碳水化合物（糖）組成。

2、熱量：當(dāng)溫度超過(guò)140℃時(shí)，氨基酸和糖開(kāi)始合成。

3、糖：在面包中找到的糖分有：葡萄糖、果糖、麥芽糖和乳糖。

4、氨基酸：一共有20種氨基酸，每一種都有輕微不同的結(jié)構(gòu)。

5、葡基胺：糖和氨基酸合成了不穩(wěn)定的化合物，叫做葡基胺。

6、氯胺酮：葡基胺重新組合形成氯胺酮，同樣被認(rèn)為是糖胺化合物。

7、產(chǎn)出：各種化學(xué)品可以形成酮胺并繼續(xù)相互反應(yīng)。

一直盯著屏幕看，是怎樣拉傷你的眼睛的？

我們?cè)趯W(xué)習(xí)、工作和娛樂(lè)消遣上越多地依賴(lài)電子產(chǎn)品，對(duì)我們的視力影響就越大。就像是重復(fù)的運(yùn)動(dòng)可以導(dǎo)致腕關(guān)節(jié)損傷一樣，長(zhǎng)時(shí)間盯著屏幕看會(huì)造成短期內(nèi)眼睛肌肉緊張。眼睛直盯屏幕時(shí)，晶狀體時(shí)刻都在做著十分微小的調(diào)整，屏幕的亮度、顏色都非常尖銳，給眼睛帶來(lái)了額外的壓力?？雌聊坏木嚯x以及角度也會(huì)不自然、不放松，也就意味著眼睛需要一直疲勞使用以保持高度的注意力。

pH值范圍——酸性、中性和堿性都指的是什么？

溶液的pH值是如何測(cè)量的？

指示劑帶的顏色變化取決于溶液的pH值

pH測(cè)試指的是測(cè)量一個(gè)化學(xué)物質(zhì)是酸性還是堿性的?；瘜W(xué)物質(zhì)的定性取決于它的測(cè)試結(jié)果在0-14的哪個(gè)值上。其中，0是酸性最強(qiáng)的，7是中性的，14是堿性最強(qiáng)的。讓我們從中間數(shù)值開(kāi)始認(rèn)識(shí)，純凈水的化學(xué)式是H2O，有兩個(gè)連接在一起的離子：氫和氫氧化物，所有的離子都是成對(duì)的，一個(gè)氫鍵綁在一個(gè)氫氧根上，而它的pH是中性的。

酸有多余的氫離子，但并沒(méi)有足夠的氫氧根離子去配對(duì)。并且，pH值每下降一點(diǎn)，這些額外的氫離子都會(huì)增加。比如，pH6的氫離子濃度是pH7的10倍，pH5的氫離子濃度是pH6的10倍，以此類(lèi)推。相反的是，堿性溶液中有多余的氫氧根離子，pH值每增加一個(gè)值，氫氧根離子便會(huì)增加10倍。如果加入酸到堿，多余的氫離子和氫氧根離子便可以中和形成水，使pH值回到中性。

閃電火箭——科學(xué)家是如何通過(guò)向云層發(fā)射火箭來(lái)制造閃電的

當(dāng)水滴和冰粒子在云里產(chǎn)生摩擦?xí)r，電子被剝離，此時(shí)云層底部帶負(fù)電荷。這種電荷逐漸積聚起來(lái)，直到它被釋放，即遇到從地面發(fā)出的帶有正電荷粒子的閃電。這可能是自然界最偉大的表演之一。

通過(guò)在火箭上綁一段銅線，科學(xué)家可以制造閃電。Kevlar-coated線一端連接在火箭上，另一端連接在地面。連接好之后，火箭被發(fā)射到暴風(fēng)雨云中。隨著火箭上升，電線揭開(kāi)，形成了一條通往地面的導(dǎo)電路徑。當(dāng)火箭上升沖向云層時(shí)，正電荷從地面沿著導(dǎo)線向上跑，負(fù)電荷從云里向下伸展。電線導(dǎo)電時(shí)會(huì)發(fā)光，熱量很快聚集，隨后發(fā)生爆炸。在第一個(gè)閃光之后，有一個(gè)延遲，然后是閃電，它沿著汽化導(dǎo)線留下的路徑延展。