第二看臺

丘 月

    19世紀末，一位英國工程師發現了一個有趣的現象，將兩個裝滿水的燒杯通電之後，會出現一個奇怪的現象：兩杯水會像接吻那樣，相互連接在空中形成一座“水橋”。由於很有趣，這個現象被演示和研究了100多年，但直到現在科學家還是無法給出合理的解釋。

    這個實驗具體是這樣做的：向兩個非常乾淨的100毫升的燒杯中倒入純淨的水，直到水位距離燒杯口3毫米的地方爲止。注意，倒入的水必須不含礦物質等鹽類， pH值等於7。兩隻燒杯放在絕緣的桌子上，最好桌子上鋪一塊橡膠，以保證兩個燒杯底之間絕緣。把兩個燒杯口對口接觸後，給它們分別插入正負極，然後接上高達15千伏的直流電。

    奇觀出現了，只見接正極的燒杯內的水自動沿着燒杯壁爬升，爬過燒杯口後，流入接負極的燒杯中。如果用絕緣工具讓原本相互接觸的燒杯口離開一小段距離，這時的水並沒有斷開，而是在兩個燒杯之間則形成了一縷水流組成的“水橋”。這縷水流有1到3毫米粗。如果把電壓增高到25千伏，燒杯口之間的距離可以相距2.5釐米，也就是水橋可以達到2.5釐米長，懸掛在兩個燒杯口之間，非常“壯觀”。

    如果一直通電，兩個燒杯裏的水可以這樣“接吻”達45分鐘之久。但是如果時間過長，水橋就會斷開，因爲這個過程水溫會從20℃升高到60℃，由於水太熱了，容易蒸發，水橋也就斷開了。如果把電壓降低到一定程度，或者兩杯之間的距離過大，水橋也會斷開，中間的水會滴落下來，兩個燒杯水面又會恢復成水平狀態。另外，如果實驗採用的不是純水，也不會出現這種現象。

    兩個燒杯中的水爲什麼會互相連接呢？科學家猜測，兩個燒杯裏的水通電後，高壓直流電可能通過水橋串成了一個迴路。可能是這超過萬伏的高壓電場讓與正極接觸的水帶正電荷，與負極接觸的水帶負電荷，帶不同電荷的水會相互吸引，一部分水就會克服重力，向上爬升，最後相互連在了一起。

    那麼連在一起的水爲何不會斷裂？有一種理論認爲，是電壓使得水分子成隊排列，形成一種電介質張力，從而使得“水橋”不斷。另一種理論則認爲，是水面本身存在的向內收縮趨勢，形成了一種表面張力，維持“水橋”不斷。

    後來，又有研究者認爲，“水橋”不斷是這兩方面原因共同作用的結果。來自伊朗德黑蘭市謝里夫理工大學的科學家測量了整座“水橋”的多種參數，包括電壓、水流和直徑之後，將數據輸入到一臺模擬電腦中計算了整個過程中水流所受到的力。結果顯示：電介質張力和表面張力各分擔“水橋”一半的重量，從而維持“水橋”不斷。