《大象無形》科普文閱讀及答案

《大象無形》科普文閱讀及答案

　　大象無形

　　羅會仟

　　①盲人摸象：或摸鼻子，或摸尾巴，或摸大腿，或摸屁股，無一能摸出大象的真實面目，大概是因為“大象無形”吧？開個玩笑，事實上，此“大象”非彼“大象”，乃是《老子》中“大象無形”之“大象”。物理學中的流體便是這種“無形的大象”。

　　②所謂流體，可以從字面上理解為流動的物體，也可以從形象上理解為沒有固定形狀的物體。你可以把流體塑造成任何形狀——圓的、方的、球的都可以，但這些形狀都是不穩定的——只要撤掉容器，流體就成別的形狀了。從微觀角度來說，組成流體的分子或者粒子之間的相互作用非常微弱，分子之間的束縛很小，它們之間的距離很容易因外界擾動而改變。表現到宏觀上，就是流體可以輕鬆擁有任意形狀。用“大象無形”來形容流體是再恰當不過了。

　　③伯努利的《流體動力學》建立的描述流體定常流動的伯努利方程，讓人們從物理學角度全面認識流體。伯努利方程的一個簡單的推論就是：流體高處壓力低，流體低處壓力高。例子在中國科技館可以看到：放一個氣球到圓錐形的容器裡面，從頂端往下吹氣，氣球並不是順著氣流往下掉而是往上爬；一個注滿水的V形玻璃管，兩邊分別放一個木球和一個空心鐵球，靜止時木球浮在水面而鐵球沉在水底，當V形管旋轉起來並達到一定速度時，鐵球會浮上來而木球反而沉下去了。實際上，飛機快速飛上天空，噴霧器和汽缸發動機原理、足球中香蕉球和乒乓球中旋轉球等問題，都可以用伯努利方程來解釋。流體的魅力在於它總是有一些捉摸不定的東西讓你驚訝。

　　④生活中，最常見也是最特殊的流體當屬水。常見，是因為水覆蓋了地球的絕大部分表面，水孕育了並維持著地球上的一切生命。不只是“女人是水做的”，其實男人也差不多都是“水貨”。說水特殊，是因為水作為流體，水分子之間除了範德瓦爾斯作用，還有一種更特殊的相互作用——氫鍵，即水分子由於電荷極化，造成分子和分子之間還存在一種更強的電磁作用。正因如此，水結成冰才體積變大，浮在水錶面而不是沉積在下面，否則地球上大部分的魚在冬天都死翹翹了，整個生態系統都可能因此崩潰。氫鍵的存在，也使得水的結晶態——冰有各種非常漂亮的形狀，人們至今也沒有弄清楚水究竟有多少種變相。

　　⑤除了水之外，生活中的流體還有空氣。大氣和水的共同作用，使得我們這個世界有風、雨、雷、霧、霜、雪等複雜的'氣候。正是因為空氣隨處流動，“沒有不透風的牆”，世界的每一個角落才充滿生機。全球大氣迴圈帶來的季風，就是地球的“呼吸機”。而大洋中水的迴圈則構成了洋流，為冰冷的兩極送去了溫暖。地球內部的熔岩不斷地流動，形成了地磁場——有效地遮蔽了宇宙中大量的高能輻射，為地球撐起了一把保護傘。正是這些流體的存在，使得地球成為人類的美好家園。

　　⑥流體沒有固定形狀，用科學的話來說就是存在許多亞穩態甚至非平衡態，不穩定是流體的典型特徵。水流的不穩定會有湍流的出現，小河裡的小渦旋就是個例子。流體的最不穩定狀態是混沌，一個小小的初始狀態的改變會產生意想不到的結果。南美洲的小蝴蝶輕輕扇動翅膀，若干天后在北美洲就會引起一場颶風——“蝴蝶效應”雖說誇張了點，這種可能性的確存在。科幻電影認為，如果我們跨越時空回到古代，哪怕是踩了一棵小草，也許就毀滅了當今的一片森林。影片《後天》講述的故事就是：全球變暖導致洋流紊亂和氣候惡化，地球從極地開始迅速進入冰川期，引發了全球性的大災難。這並不是人類的可怕臆想，如果現在不善待這些“善變”的流體，終有一天人類會遭到前所未有的報應的。

　　⑦認識了地球上的一些流體，再讓我們看看宇宙中的流體。現代宇宙學發現了一種玄妙的流體——暗能量，它佔據了宇宙的73%左右的質量，是宇宙的重要組成部分。但暗能量究竟是什麼東西，人們還在雲裡霧裡。這個暗能量最匪夷所思的特徵就是它具有負壓強。一般來說，我們常見的流體都是體積越小壓強越大的，或者說體積越大壓強越小的。但是暗能量不同，它是體積越大壓強越大。正是由於大量暗能量的存在，才使得我們的宇宙在加速膨脹，越變越大。

　　(摘自中國科學院物理研究所《水煮物理》，有刪改)

　　1．本文從“盲人摸象”寫起，對文章有何作用？

　　2．根據文字，概括流體的主要特徵。

　　3．本文的標題有何豐富的意蘊？

　　二、1.“盲人摸象”與本文中心看似無直接關係，但從這一則寓言故事引出哲學意義上的“大象無形”，繼而引出物理學意義上的“無形的大象”，再進一步引出本文的說明物件“物理學中的流體”，充滿理趣與懸念，頗能吸引讀者。

　　2．①流體是流動的物體或沒有固定形狀的物體。②組成流體的分子或粒子之間的相互作用非常微弱，分子之間的束縛很小，它們之間的距離很容易受外界擾動而改變。③地球上的流體高處壓力低，低處壓力高；體積越小壓強越大，或體積越大壓強越小。④宇宙中的流體(暗能量)具有負壓強，體積越大壓強也越大。

　　3．①本文的標題“大象無形”出自《老子》一書，其哲理含義是：大境界和大氣派往往並不拘泥於一定的事物和格局。②本文作為一篇說明“流體”的科普文，“大象無形”這一標題又可從字面上理解為“用流體做成的大象是沒有固定形狀的”，或推而廣之，可理解為“用流體做成的任何事物都是沒有固定形狀的”，這樣就非常生動而又準確地概括了本文的說明物件(“流體”)的主要特徵。