倒茶倒出的“逆流污染”现象

尽管俗话说，水往低处流，但是在2008年，有人发现了逆流的水就在身边——水可以逆流而上。

倒茶倒出的“逆流污染”

发现水可以逆流的人叫做比安基尼，一位物理系的大学生。当时，他正在泡阿根廷的传统马黛茶，马黛茶的茶叶是粉末状的。在他倒水的时候，突然发现小壶里的茶叶竟然跑到了倒水的水壶中。

比安基尼从来没见过这种现象，于是去请教他的导师，但是导师也没见过这种逆流的现象。比安基尼于是就利用这种现象作为自己毕业论文的课题，进行更进一步的研究。在实验中，他把茶叶换成了粉笔末，也发生了逆流的现象，这说明逆流并非是茶叶的专属。

这个反直觉的日常物理现象说明，下游的水可以反过来污染上游，所以上游的水可不一定比下游的干净。这种现象后来就被称为“逆流污染”。

过了几年，美国罗格斯大学的工程学教授特洛伊·辛布洛注意到了比安基尼的论文，并产生了兴趣，随后他召集学生，重复了比安基尼的实验，然后有了新的发现。

在实验中，如果发生了逆流污染，液体一般可以向上攀升1厘米的高度，最高甚至高达2厘米。另外，无论冷水还是开水，都可以产生逆流污染，而且哪怕上方流水处的敞口宽达几米，液体依然能向上攀爬。

逆流污染现象的发现可是非常重要的。尽管逆流污染对我们的日常生活影响不大，但是在化学领域，例如在配溶液或配药过程中，试管里的溶液或药剂会跑进滴管当中，反过来污染滴管里的液体，或给滴管造成损害。

那么，液体为什么能倒流呢？这背后的原理是马伦哥尼效应。

马伦哥尼效应

两种液体相接触时，表面张力强的液体会将表面张力弱的液体拉过来，因此会出现表面张力弱的液体向强的方面渗透。这种现象最早是由意大利物理学家卡罗·马伦哥尼首先在1865年的论文中研究发表的，所以叫做马伦哥尼效应。

但是逆流污染的液体并没有相互接触，科学家又是怎么确定逆流污染现象是由马伦哥尼效应导致的？辛布洛教授对此进行了实验。他往上游的水里加入能够减少表面张力的苯扎氯铵活性剂，在他这么干之后，水就不会倒流了。因此，他确认逆流污染现象是由马伦哥尼效应引起的。

现在，让我们回过头来，看看茶叶和粉笔末究竟是怎么向上攀的。在茶叶和粉笔末逆流的实验中，下方的水由于加入茶叶或粉笔末，导致表面水分子的内聚力被破坏，从而使得表面张力降低。加入茶叶的水的表面张力下降了三分之一，而加入粉笔末的则下降了二分之一。这种由与上方的水的表面张力差所产生的马伦哥尼效应，加上较为接近的倾倒距离，水就逆流而上了。

马伦哥尼效应造成各种神奇现象

在日常生活中，不用像比安基尼那样倒水，我们也可以观察到马伦哥尼效应。有的人或许遇到过水躲开薄荷牙膏的现象，而造成这种现象的原因就是马伦哥尼效应。薄荷牙膏里含有薄荷醇，薄荷醇的表面张力系数为29.7，远低于水的72.75。当薄荷醇与周围较近的水相溶后，会极大地降低这部分水的表面张力，但是，更远的水的表面张力却没太大变化。根据马伦哥尼效应，混有薄荷醇的水被较远的水给拉过去了，从而造成水躲开薄荷牙膏的现象。

此外，马伦哥尼效应还会造成“葡萄酒之泪”的现象。这是一种在酒面上方的一小段距离，似乎凭空形成下落水滴的现象。葡萄酒之泪出现的原因是酒精的表面张力较低，且挥发性很高。葡萄酒表面的酒精挥发，在酒杯壁上留下了表面张力较大的水，但下方酒水的表面张力较小，于是就有肉眼难以看见的蒸气小水滴源源不断被向上吸。等杯壁上的水积累到一定程度，就形成水滴往下落，于是乎，葡萄酒之泪形成了。

在实验室里，还有更为神奇的反直觉现象：马伦哥尼效应可以使水滴怎么都溶不进水液里。如果上方的水滴被加热，或者下方的水液被冷却，从而使水滴和水液形成较大温差的话，那么水滴即使被压到水平面以下，也不会跟水液融合。

马伦哥尼效应如何使水滴死活不肯溶进水液里的？液体的表面张力不仅跟液体本身的物理性质有关，还跟它的温度有关，温度越高，表面张力越低。在实验室里，研究人员加热了上方的水滴，但是由于水滴表面的温度较低，于是形成了一股向外（方向向下）的马伦哥尼效应流。当水滴来到水液表面，水滴里的热会先传导出来，加热水液表面，水液表面也会产生一股向外（但方向向上）的马伦哥尼效应流。两股方向相反的马伦哥尼效应流相互抵消，因此，水滴一直溶不进水液里。

综上所述，我们有时候在日常生活中听到的，或看到的一些反直觉现象，也许是真的存在的，而其背后往往蕴含着某些早已被发现的科学原理。