“水往高处走”丨科学史小画

来源: 中科院之声

发布日期: 2021-04-10 08:00:00

胡克是近代科学史的一位奇人,他在弹性力学、显微学、科学建制化等方面有重要贡献,并首先发现了毛细作用。毛细现象在日常生活中普遍存在,如毛巾吸水,其本质是液体表面张力作用的结果。

胡克是近代科学史的一位奇人,至少做出了三项可使其英名不朽的贡献:第一是提出了弹性力学中的胡克定律;第二是完成了第一部显微学专著《显微术》,并提出了“细胞”(cell)这一术语;第三是胡克曾担任英国皇家学会秘书,为近代科学的建制化以及科学交流做了杰出贡献。当然,胡克在其他方面,比如天文、光学、磁力、建筑等方面均有不俗表现。但是许多人不知道,毛细作用也是胡克首先发现的。

1661年4月10日,胡克向皇家学会的一些成员宣读了他新近出版的小册子《解释实验现象的尝试》。当时胡克担任波义耳的实验助手,他注意到把细玻璃管置于水中后,玻璃管内的水面会上升,而且玻璃管越细,水面上升越高。但是在这本小册子中,胡克并没有正确解释这一现象,在他看来这似乎由大气压施加于粗细不同的玻璃管造成的。到了18世纪,已有科学家发现在真空中也会发生这种现象,这样就说明了它与大气压无关。

现在我们知道,像胡克发现的这种插入水中的细玻璃管液面上升的现象为毛细现象(毛细作用),其本质是由进入毛细管中液体表面张力作用产生的。毛细现象在日常生活中非常普遍,比如早晨你洗漱时不小心把毛巾的一角浸到盛水的脸盆里,过一段时间会发现毛巾没有浸水那一部分也湿润了许多。这正是毛细作用的结果,构成毛巾的许多纤维交织在一起,形成许多毛细管,水沿着毛细管上升,结果把原来干燥的部分湿润了。

胡克当时已经认识到毛细作用对生物和地质过程产生的影响。事实的确如此,在植物养料、水分的吸收、输送上,毛细作用扮演了重要角色,工程地质、水文地质中,毛细作用也不容忽视。可见,我们需要好好认识毛细作用,因势利导,才能趋利避害。

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