水往高處流！我們尿尿時害怕的「回流」，原來真有可能發生

由於地球重力的作用，我們在地球上看到的一切現象都要服從這樣一個基本規律，密度高的東西下沉，密度輕的東西上升。

在地球內部重元素就會不斷的下沉的地球的中心，輕元素就會上升，因此我們地球大致的結構從中心向外平均密度會不斷降低。

但是目前的地球還沒有完全沉降到這種理想的狀態，所以每一次的地球板塊運動造成的地震，都會伴隨著重元素的沉降，都是地球向理解結構變化的過程。

等某一天地球真的達到了一個密度嚴格分層的球體，那麼就不會再有地震發生了。

現在我們來到地球的表面，海洋的情況也是一樣的，所有比海水密度大的物質都是下沉，密度小的物體都會漂浮在海面上。

除了海水，地球的大氣圈也同樣遵循這樣的規律，重元素構成的氣體會下沉，氫元素構成的氣體就會上升到大氣層的頂端，甚至逃逸到外太空。

而且在大氣中的任何東西，例如水流形成的瀑布，還有我們往杯子裡倒水的時候，尿尿的時候，水都會在大氣中往低處流。

這是我們的常事！但是你有沒有想過這樣的奇葩問題，就是當你尿尿的時候，你有沒有擔心馬桶裡的髒東西會隨著尿柱跑到你的身體？

這個問題我自己本人還真有想過，但是經過自己一番的思考和分析，認為這是不可能的，純粹是自己的胡思亂想。

因為我們在生活中沒有看到水的逆流現象，根本原因是因為重力向下，還有水的密度要比空氣大得多。所以逆流在物理學上是不可能發生的現象。

裁剪的男人用橡膠軟管澆水他的花園的圖像Cropped image of man watering

而且尿尿時，巨大的壓力加上重力，導致水流以很高的速度往下衝，試想一下有什麼髒東西能回流上來？

並且在物理學上，我們要想讓水倒流，除非我們消耗能量，給水做功，將水運送到高處，把能量以水的勢能的形式儲存起來。

沒錯！以上的分析都沒錯。但是自然界總是那麼違法直覺，總是有一些微小的現象在發揮著作用，刷新著我們的認知。

在現實生活中還真的有人發現了水往高處流這種違反直覺的事情，看下圖：

水缸的水往下倒，按以往的經驗來說，地下水面的任何東西都不可能跑到水缸裡，但是真實的情況是，水面上的紫色物質顆粒竟然逆流而上跑到了水缸裡。

以微小的物質顆粒為研究對象，我們可以認為它受到了某種力，讓他克服了地球重力，給了它一個向上的加速度。

那麼這個力是什麼呢？再來看看下面的實驗：

懸浮在水面上的黑色顆粒本來近乎均勻的漂浮在水的表面，但是在水的中央加入了活性試劑以後（這種活性試劑可以是洗潔精、或者是風油精之類的）黑色顆粒瞬間像是受到麼某種力，被拉到了被子邊緣。

相信有一點物理知識的你已經猜出了這是怎麼回事了？不要著急還有下面的實驗：

上面這個實驗大家也很熟悉，紅色的紙片代表了小船，在它的屁股後面滴上一滴活性試劑，小船就會飛快的向前跑，同樣小船像是受到了某種力的作用。

那麼這種力是什麼呢？你已經猜對了，是水的表面張力。由於水分子和水分子之間具有一定的電磁吸引力，這就讓水分子表現出了一定的內聚特性。

當水的質量比較小的時候，水分子之間的力就能將水聚成一個小球，這就形成了趨於球形的水滴。當水的質量比較大的時候，水分子之間的力就不能將水聚成一個球。

但也會在其表面形成比較大的張力。

上圖就是水表面張力最典型的例子，由於表面張力的存在，這種質量比較下的昆蟲可以在水面上行走，甚至水面還被下壓彎曲。

由於水表面的張力跟水的濃度、以及溫度有關，當一些其他物質進入水中以後就會降低局部水表面的張力，那麼其他地方表面張力較大的水面就會對張力較小的水面產生一個拉力。

這種現象被稱為馬拉高尼效應。它不僅解釋了水面在滴入活性試劑以後，黑色顆粒迅速向四周飛散、以及小船向前跑的現象，其實也解釋了水的逆流現象。

不同的物質漂浮在水的表面對水表面張力的破壞程度不同，當你拿著一個水壺向一個表面漂浮有異物顆粒的水杯倒水的時候；

由於水表面張力梯度的差異，就會導致水杯水面上漂浮的顆粒，受到水壺中水表面張力提供的拉力，導致這些顆粒物逆流而上，進入水壺。

那麼到底是不是水表面張力梯度的原因導致的逆流呢？

這個其實非常好求證，我們只要向水壺中的水加入活性試劑，降低它的表面張力，然後再重複以上的倒水實驗，再看看水杯中的顆粒物是否會上升就能得出結論。

實驗結果十分的肯定，降低上遊水的表面張力，逆流現象就不會出現。

這個現象也說明了，在一條河流中，汙染下遊的水體上遊也有可能被汙染。所以下次你們出去旅遊的話，有朋友說要在下遊尿尿，讓你在上遊洗臉，甚至是取水，你要堅決制止他的愚蠢行為。

那麼回到上文中提到的哪個奇葩問題，你向水裡、馬桶裡尿尿，會不會有雜質逆流而上汙染你呢？並不會發生這樣的事。

並不是因為馬拉高尼效應不起作用了，而是因為這種效應的效果有限，水的表面張力只能將下遊的雜質帶到幾公分的高度，就會被重力壓下來。

所以這個現象告誡男同胞，尿尿的時候儘量保證比較遠的尿程，千萬不要懟在樹上、或者其他表面上尿。距離太近的話，雜質就會回流上來。

而且也告訴我們，往杯子裡倒水的時候，儘量將水壺抬高一些，不要貼近杯子的水面倒水，這樣會造成水壺裡的水被杯子裡的雜質汙染。

馬拉高尼效應也解釋了紅酒掛杯的現象，上圖中的現象也被稱為紅酒的眼淚。聽人說看紅酒的掛杯可以判斷紅酒的品質，其實這是完全沒有科學道理的，紅酒的掛杯就是純粹的馬拉高尼效應。

我們知道酒精的表面張力要比水小的多，而且酒精還特別容易蒸發，當紅酒杯上的酒精蒸發以後，就留下了水，由於水的表面張力比較大，就會將酒杯下面的紅酒拉上來，當越來越多的紅酒沿著就被上升，質量就會增加；

重力超過了張力所帶來的拉力，杯壁上的紅酒就會下落。上升下落，就呈現出了上圖的情景。是不是很神奇。

所以下次你的父親給你用掛杯吹噓他的紅酒有多好的時候，你就可以用馬拉高尼效應無情的打擊他。

你可以用一杯水、酒精和紅色素，在你父親面前重現他所謂82年拉菲的神奇掛杯現象。