蜡烛和钻石

划一根火柴点燃烛芯，跳动的火焰仿佛一道明亮的喷泉，滚烫的气体开始升腾。千百年来，温暖的烛火照亮了无数抄写员、阴谋家、学童和情人。蜡是一种柔软的燃料，它几乎可以完成所有令人惊喜的变形。跳动的黄色烛焰看似温馨，实际上却蕴含着狂暴的力量，足以撕裂分子、锻造钻石。而且，每一朵烛焰都会受到重力的影响。

就在你点燃烛芯的瞬间，火柴的热量同时熔化了烛芯内部和周围的蜡，让它们变成液体。石蜡是一种碳氢化合物，这种长链分子的骨架由几十个碳原子组成。热量会赋予这些分子能量，让它们像蛇一样彼此缠绕并且蜿蜒游动（看到液态石蜡分子你就懂了）。有的分子得到的能量甚至足够让它们彻底挣脱烛芯的束缚，变成一股灼热的气态燃料。这些分子的温度非常高，所以它们能够以很少的数量推开大量空气，占据可观的空间。这些分子的结构没变，它们受到的重力也和原来一样；但现在，它们占据了更多的空间，那么单位体积内的分子受到的重力也随之下降。

就像海里裹着泡沫的紫螺一样，这些灼热的气体必然会上升，因为周围凉爽致密的空气总会试图溜到它们下面。热空气顺着看不见的“烟囱”上升，一路上与氧气混合。你还没来得及把火柴从蜡烛边上挪开，这些燃料就已经开始在氧气中燃烧分解，于是上升的气体变得更烫，其温度能够达到惊人的1400℃。热空气上升的速度不断加快，你亲手引爆的“喷泉”变得更加绚烂。烛焰不断从下方得到新的燃料，因为烛芯实际上是一根细长的绵条，它会吸取被烛焰熔化的石蜡分子。

在蜡烛燃烧时，最下端的焰火是蓝色的，不会用来照明。长链分子在高温下断裂，但由于得不到足够的氧气，有一部分碎片无法充分燃烧。这些碎片成为滚烫的烟，随着气流上升，我们熟悉的暖色烛光就是它们在1000℃的高温中燃烧发出的。烛光只是高热的副产品，炉火中的热炭发光与之相似，只是规模更大。人们发现，烛焰的光热旋涡不但可以产生石墨组成的烟（就是我们看到的黑烟），有时候碳原子还会聚集起来，形成少量更独特的结构，比如巴克球 、碳纳米管 和钻石微粒。根据估算，一朵烛焰平均每秒能制造出150万颗纳米钻石。

蜡烛的例子完美展现了流体如何在重力作用下调整自身。凉爽的空气向下涌动，托起熊熊燃烧的燃料，形成持续不断的对流。要是你吹灭了蜡烛，那么在接下来的几秒内，气态的燃料柱仍会向上蒸腾。这时候，如果你捏着一根火柴从上方向下移动，这根“燃料柱”就会被重新点燃，你将看到火焰凭空跳到烛芯上。

只要流体从下方受热，就会产生这样的对流，帮助能量流动、扩散。这是鱼缸加热器、地热设施和炉子上的炖锅有效工作的关键。要是没有重力，这些设备就没法正常使用了。我们常说“热气上升”，这个说法其实不太准确，更确切地说，应该是“较冷的流体赢得了重力之战，所以它向下沉降”。但如果你非要纠正大家的说法不可，那也没有谁会感谢你。

浮力不光会影响热气球、海螺和浪漫的烛光晚餐。广袤的海洋是我们这颗星球的发动机，和其他所有东西一样，大海也会受到重力的影响。深海并不平静，数百年不曾见过阳光的海水在深处流淌、涌动，缓慢而坚定地向着光明前进。不过，将目光投向深海之前，我们不妨先抬头看看。下次在晴朗的高空中看到飞速移动的小点时，请记住，客机的巡航高度大约是10千米。想象一下：你正站在海床最深处的马里亚纳海沟沟底， 那么此时此刻，你到海面的距离差不多正好等于飞机到地面的距离。全球海洋的平均深度是4千米，不到客机巡航高度的一半。海水覆盖了70%的地表面积，所以地球的总储水量的确相当可观。

幽暗的深海中隐藏着我们熟悉的模式。让葡萄干在柠檬汽水中舞蹈的机制同样驱使着广袤的大洋绕着这颗星球缓慢运动。当然，这两种运动的规模差距悬殊，而且海洋运动的结果更加重要，但它们背后的原理的确一模一样。我们这颗蓝色星球的蓝色海洋是动态的。 78xklnfXmPfcRbmXaJkPWFLpPKFsEOCdHBQakiTWfRnLt6WWPz9ABgfUc4kDD4kH