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我手中塑料瓶里装着的水,与我透过机舱卵形窗看到的海洋之水相比,有很大的区别。这些区别并不只是体现在成分上,比如它们各自所含的盐分,也体现在行为上。地球上的海洋流动不息,既能兴风作浪,又能随风起浪;它们形成了云团与我们的天气系统,又反过来受其驱使;它们可以加热大气,但也能储存热量。海洋内部形成了巨大的全球洋流,并对我们的气候造成影响。所以,虽然是由相同的分子构成的,但是覆盖我们这颗星球表面70%的海洋,并不只是瓶装水的放大版。海洋完全就是巨兽。
巨兽,也许是形容它们最贴切的词。不管你是个多么优秀的游泳者,海洋都是危险的,要想一口气在公海上漂几个小时,可太难了。我的建议是,如果你发现自己被困在了海上,不要竭尽全力地与洋流搏斗。相反,你应该仰面漂浮,等待救援。尽管在我看来,用“漂浮”这个词来形容人在水中上下颠簸并不是很合适。“漂浮”是用来描述船的。船很宏伟,可以只将船体的一小部分浸入水中并四处航行。不管我如何尝试漂浮,大部分身体依然会被淹没。幸运的话,我可以勉强保持鼻子露出水面,像鲸那样喷气,同时吸入空气,不让水呛到我的鼻子,可就算是这样,也通常会失败。在我看来,真正的漂浮,不仅是躺在水面上休息,还要很轻松地做到这一点。但这不是标准定义,当然也不是2000多年前阿基米德在他的浴缸里发现浮力原理并喊出那句著名的“尤里卡”(“我发现了”)时所表达的意思。
阿基米德是一位古希腊数学家、工程师。他发现,当人进入浴缸的时候,水面会上升。原因十分明显:你占据了一部分水原来占据的空间。它不像泡沫垫那样,会在你的身下被压缩,而正因为它是液体,所以能在你身边流动,钻到其他地方。在空间有限的浴缸里,它唯一可以去的地方,就是初始水位以上的位置。如果浴缸在你进入前就已经满了,那么水就会从浴缸的边缘溢出,流到地板上。这就是阿基米德那个著名实验的灵感来源。通过收集那些流入另一个容器中的水,可以发现一些很有趣的事实:水的重量与作用在你身上的“浮力”相等。如果这一作用力比你的体重小,你就会沉下去;反之,你就会浮起来。这一条原理适用于任何物体。尤里卡!
有些物体会漂浮,有些物体会下沉,这取决于它们的重量是否大于同等体积的水
阿基米德发现的原理,能够让你通过计算物体排开的水有多重,来预测它会漂浮还是沉没。对于实心的物体来说,你只需要比较物体材料与水的密度即可。比如,木头单位体积内的重量比水小,也就是说它的密度更小,所以它会漂在水上。钢铁的密度比水更大,所以会沉没。想让钢铁漂起来,也不是没有办法。当你把钢铁做成空心的,就可以用它来造船,这时它的平均密度就会比水小了,道理就是这么简单。阿基米德的伟大发现已经过去了两千多年,如今钢铁的价格对我们而言已经很低了,低到可以采用上述方案造出真正的船。目前,我们的海洋船队几乎都是由钢铁建造的,它们运送着世界上90%的贸易货物。