哈喽大家好，我是朱一明，

今天咱们来聊一个听起来特别反常识的问题：一滴水能不能浮起一艘万吨巨轮？

听上去这简直是天方夜谭，但是物理老师会告诉你真的可以，那么这种说法真的对吗？这个问题背后又有哪些物理知识的盲点需要注意呢？

首先，用一滴水去浮起万吨巨轮，这个直觉上就不太靠谱。因为一滴水非常小，而一艘万吨巨轮却是庞然大物，二者压根不具备可比性。那为什么有的物理老师又说可以做到呢？这里面其实是运用了浮力的知识。

我们知道，把一个物体扔入水中，它可以有三种状态，分别是下沉、漂浮和悬浮。当物体的密度比水小的时候，通俗理解就是它比水轻，比如泡沫，它就可以浮在水面上；而密度比水大的物体，比如石头或者铁块，扔进去之后它就会下沉；介于两者之间，跟水密度一样的物体，它就可以悬浮在水中。但不管哪种情况，物体在水中都会受到一个竖直向上的力，这就是浮力。这个浮力有一个特点，就是跟这个物体本身有多重没关系，只等于它排开的那部分水的重量。什么叫排开的水呢？比如一块石头在水中下沉了，它排开的水就是它自身占据的那部分体积。如果是一个冰块浮在水面上，那么这个时候它排开的水就是它没在水面下的那部分。这个其实也好理解，你想象一下把物体从水里面抠出来，然后把它排开那部分体积用等量的水代替，整个系统应该是不变的。根据受力平衡，周围的水提供的浮力就是等量替代的那部分水的重量，并且由于水具有流动性，不管一个容器底部是尖的、方的，还是圆的，你把水倒进去，水面都会保持水平。这就会导致什么结果呢？就会导致一个物体在水中受到的浮力跟这个容器的形状也是没有关系的。

明确了这一点，现在我们要进行一个巧妙的操作。我在码头上停了一艘万吨巨轮，然后我再在码头边上打造一个容器，让这个容器底部的形状跟万吨巨轮的底部一模一样。看这你可能猜到我要干什么了，我先在这个容器的底部滴一滴水，然后把这艘万吨巨轮吊起来直接放到这个容器里面。你想想看会发生什么？刚才说过了，由于二者的形状是完全一致的，所以它们肯定是完全契合的。但是别忘了，中间还有一滴水，水是可以流动的，这滴水就会在巨大的压力作用下迅速展开，然后铺满整个容器底部，就相当于巨轮和容器中间夹了一层水膜。然后还记得我们刚才的结论么？水产生的浮力跟容器的形状是没有关系的。所以理论上这层水膜产生的浮力跟一个同样大小的方形容器底部装满水也没什么区别，这就是为什么物理老师会告诉你说“一滴水可以浮起万吨巨轮”。

但这件事直觉上总让人难以接受，并且我可以告诉你，刚刚的这段推理当中其实是有漏洞的。想想看漏洞出在哪？

首先，一滴水并不能无限延展，它有一个最小的构成单位，就是水分子，所以一层水膜最少也会有一个水分子直径那么大的厚度，导致它的面积不能说你想让它有多大它就有多大。经过计算如果把一滴水完全展开，面积大概是不到200平方米，就跟我们住的房子差不多大，而一艘万吨巨轮，它底部的表面积大概是这个面积的10倍左右，所以即使一滴水完全展开，也覆盖不了一艘万吨巨轮的底部，这是第一个漏洞。

而第二个漏洞，就需要我们更深入的了解一下到底什么是浮力。还是像刚才那样，把水想象成是由一个个小小的水分子构成的，数量非常多。浮力其实是这些大量的水分子不停的撞击浸入到水中的物体的表面产生的。也就是说每一个水分子都产生了一个撞击力，浮力只不过是这些撞击力的总体效果，并且由于水的流动性，这些撞击永远不会停止，一个水分子撞完了之后，下一个接着撞，一滴水理论上也可以产生这样的效果。别看一滴水很小，它里面也有大量的水分子完全可以产生浮力。但是如果这滴水延展开来，变成了一层水膜，哪怕它完全覆盖了万吨巨轮的底部，那么请问它还有流动性么？其实就没有了，换句话说，它跟一层固体薄膜铺在那也没有什么区别。这个时候，虽然它还会对巨轮产生一个托举的力，但那个力已经不叫浮力了，就是简单的支持力。我再举个例子，你把手沾满水，然后拿起一个皮球，你能说皮球是被你手上的水举起来或者浮起来的么？很显然不能这么说吧。

所以经过上面的分析之后，我们发现不管是看一滴水有多大，还是去细抠这个力是不是浮力，我个人认为物理老师说的“一滴水可以浮起万吨巨轮”这个说法是很有问题的，它不够严谨。我们只有假设水可以无限的延展和流动，这个说法才成立。那你还听说过哪些反常识的物理问题呢？

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：晨光熹微工作室
审核：李学杨 南洋理工大学 博士后研究员
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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