下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
抹香鲸深吸一口气，轻轻一甩壮硕的尾巴，重新潜入海面以下。现在，它的体内储备了接下来45分钟内生存所需的一切，狩猎开始了。这次的猎物是一条巨型鱿鱼。鱿鱼身体柔韧，触须上长着可怕的吸盘，坚硬的喙看起来颇有几分骇人。要找到猎物，抹香鲸必须潜入大海深处阳光无法到达的黑暗世界。它下潜的深度通常是500~1000米，最深可达2千米。黑暗的深海中，抹香鲸靠高定向声呐探测猎物的踪迹，等待猎物靠近带来的微弱回声。巨型鱿鱼仍在毫无防备地游弋，因为它听不见任何声音。
在深海中，抹香鲸最珍贵的储备就是氧气，氧气所驱动的化学反应为运动的肌肉提供了能量，抹香鲸要借此维持生命。不过，从大气中摄取的气态氧到了深海中会成为一种负担。事实上，从抹香鲸潜入水中的那一刻开始，肺里的空气就成了麻烦。每下潜1米，它承受的外部水压就多一分。氮分子和氧分子不断碰撞彼此，也碰撞着肺壁，每次碰撞都会产生一个极小的推力。在水面上，抹香鲸身体内外的推力是平衡的，但随着它不断下潜，身体承受的水压越来越大，由外向内的推力超过了由内向外的推力，于是肺壁依靠向内塌陷让内外压力重新平衡。抹香鲸的肺逐渐缩小，每个分子拥有的空间也遭到挤压，因此碰撞变得更加频繁，这意味着单位面积的肺壁将承受更多碰撞，肺内压强也随之增大，直至与外界压强相等。水下10米深处的水压相当于标准大气压的2倍。在这个深度，尽管抹香鲸还能轻松看到水面上的东西（只要它愿意去看），它的肺仍会缩小到原来的1/2。这意味着分子碰撞肺壁的次数增加了1倍。但是，鱿鱼的位置可能在水下1千米，在这个深度，抹香鲸的肺会缩小至它在水面时的1/100。
这头抹香鲸终于听到了回声，现在它必须带着缩小的肺，依靠声呐的指引在无垠的黑暗中迎接战斗。巨型鱿鱼有自己的武器，抹香鲸就算最终获胜，也可能身负重伤。要是没有肺里的氧气，它根本无法获得战斗所需的能量。
肺部缩小会带来什么问题呢？如果肺的体积变成了它在水面时的1/100，那么肺内气体的压强就会增加到标准大气压的100倍。血液中的氧气和二氧化碳在小巧的肺泡里完成交换，如果压强过大，多余的氧和氮就会在这个过程中溶解到抹香鲸的血液里。这些多余的气体可能造成严重的后果，潜水者称之为“减压病”。在抹香鲸返回水面的过程中，多余的氮气会在血液里形成气泡，破坏机体。从演化的角度来说，抹香鲸唯一的对策是从离开海面那一刻起彻底关闭肺泡。好在它可以通过血液和肌肉中额外储备的氧气获得足够的能量。抹香鲸体内的血红蛋白浓度是人类的2倍，肌红蛋白（肌肉中储存能量的蛋白质）浓度则是人类的10倍。抹香鲸会在海面上填满这个巨大的储备库。抹香鲸深潜时绝不会动用肺里的空气，这实在太危险了。不过在水面以下，它能够利用的不仅仅是吸入的最后一口气，肌肉中储备的额外补给也会支持它的生存和战斗。
谁也没见过抹香鲸大战巨型鱿鱼。但人们在抹香鲸尸体的胃里发现过鱿鱼的喙，这是鱿鱼身上唯一不能被消化的部分。可以说，每一头抹香鲸的胃都记录着它获得胜利的次数。得胜归来的抹香鲸游向阳光，它的肺慢慢膨胀，恢复血氧供应。随着外部压强不断减小，肺的体积也会逐步回到原来的大小。
奇怪的是，在实践中，复杂的分子运动经过复杂的统计学处理后，竟能得出较为明确的结果。的确有无数分子以不同的速度碰撞了无数次，但重要的参数其实只有两个：分子运动的速度范围，以及分子碰撞容器壁的平均次数。碰撞次数和每次碰撞的强度（取决于分子的速度和质量）决定了气体压强。内部和外部气体压强的比例决定了气体体积。不过，温度带来的影响又有一点不同。
●
“一般来说，谁最在乎这个呢？”我们的老师亚当身穿白色束腰上衣，发福的肚子圆滚滚的，非常符合人们心目中烘焙师的形象，浓重的伦敦口音为他锦上添花。他对着一坨奇形怪状的生面团戳了戳。面团立刻吸住了老师的手指，就像一个活物——当然，面团里的确有生命。“要做出好面包，”亚当指着面团宣布，“我们需要空气。”此时此刻，我正在烘焙学校里学习制作意大利传统面包福卡恰。10岁以后我就没系过围裙，因为我已经很熟悉厨房了。然而，烤过很多面包的我，却从没见过这么奇怪的面团，真是大开眼界。
在亚当的指导下，我们开始乖乖揉面。首先将新鲜酵母和水混合起来，然后加入面粉和盐，用力揉搓出筋，谷蛋白是面包塑形的关键。在我们揉面的时候，活酵母忙着发酵糖，并且制作二氧化碳（CO2）。和我揉过的所有面团一样，福卡恰面团里其实没有外面的空气，只有许许多多的二氧化碳气泡。延展性良好的黏性面团是绝佳的生物反应堆，酵母制造的产品困在面团内部，于是面团开始“长高”。
第一阶段的发酵结束后，面团被放进橄榄油里好好洗了个澡，然后继续长高。与此同时，我们开始清洗自己的双手、操作台，还有多得惊人的各种器具。酵母的每一次发酵反应都会释放出两个二氧化碳分子，这种惰性小分子由两个氧原子和一个碳原子组成，在室温下呈气态。大量二氧化碳分子聚集形成气泡，然后它们就在这个小小的密闭空间里玩起了碰碰车。分子的每一次碰撞都可能交换能量，就像母球击中斯诺克球一样。有时候，一个分子会减速到近乎静止，另一个分子携带所有能量呼啸而去。有时候，两个分子会分享能量。每一次与富含谷蛋白的气泡壁发生碰撞时，分子都会产生一个推力，所以在这个阶段，面团里的气泡会逐渐变大。气泡内积累的分子越来越多，向外的推力也越来越强。气泡不断膨胀，直至内外气压平衡。碰撞气泡壁的二氧化碳分子有的活跃，有的迟缓。和物理学家一样，烘焙师也不在乎每个分子的具体速度，因为关键在于统计学数据所呈现的整体情况。在室温和标准大气压下，有29%的二氧化碳分子运动速度为350~500米/秒，拥有这个速度的分子具体是哪些并不重要。
亚当拍了拍手，示意我们看向他。他像魔术师一样揭开面团上的盖布，并且演示了一种我从没见过的操作。亚当把浸过油的面团拉长再叠回来，每侧各折叠一次，这是为了将外面的空气锁在皱褶之中。我不由得在脑子里大喊：这是作弊！我一直以为，面包里的气体应该是酵母释放的二氧化碳才对。我曾在日本见过一位折纸大师愤怒地批评自己的学生，说他不该用透明胶带来粘补折好的角马。在这堂烘焙课上，我感受到了同样的无名怒火。可是，既然你需要气体，弄些空气来又有什么错呢？反正等面包烤好以后，谁也不会知道它里面的气体到底来自哪里。最后，我决定服从专家的指导，老老实实叠面团。几小时后，就在我已经被发酵、折叠、浸泡橄榄油的重复流程折磨得近乎绝望的时候，充满气泡的福卡恰面团终于能进烤炉了。两种气体都将大显身手。
烤炉里的热能开始渗入面包。炉子里的气压和外面一样，但面包内部的温度却从20℃剧增到了250℃。换算成绝对温度
的话，那就是从293K增长到了523K，几乎翻了一番。
对气体来说，这意味着分子的运动速度会变快。这里有个违反直觉的概念：单个分子没有“温度”这一说。某种气体，或者说一团分子，是可以有温度的，但单个分子无所谓温度。气体温度实际上是描述分子平均动能的一种方式，但说起某个具体的分子，它总在不断碰撞并且交换能量，因此它的速度也时快时慢，飘忽不定。每个分子都是一辆碰碰车，它的瞬时速度取决于得到的能量。气体分子运动速度越快，撞击气泡壁的力量就越大，产生的压强也越大。
面包进入烤炉以后，气体分子突然得到了大量热能，于是它们开始加速。分子运动的平均速度从480米/秒提升到了660米/秒，气泡壁承受的向外推力也随之增大，但外部压强却和原来一样。因此，每个气泡都会随着温度升高而增大，迫使面团向外膨胀。重点在于，空气气泡（主要成分是氮气和氧气）和二氧化碳气泡的膨胀率没有任何区别。分子的类型根本无关紧要，在压强恒定的情况下，无论是什么气体，只要温度升高1倍，其体积就会增大1倍。或者说，要在温度升高1倍的情况下保持气体体积恒定，那么它的压强会增加1倍。气体由哪些原子组成根本不重要，因为从统计学角度来说，所有气体都一样。面包烤好以后，谁也说不清哪个气泡来自二氧化碳，哪个又来自空气。包裹气泡的蛋白质和碳水化合物基质被烤熟固化，气泡完成了塑形，蓬松洁白的面包就这样做好了。
理想气体定律描述了气体的运动规律。事实证明，理想是可以实现的，这条定律完全符合现实情况。根据理想气体定律，对于一定质量的气体而言，压强和体积成反比，温度和压强成正比。在压强不变的情况下，气体体积和温度成正比。气体的种类不重要，重要的是气体分子的数量。理想气体定律为我们带来了内燃机、热气球，还有爆米花。而且它不光适用于升温时的情况，还适用于降温时的情况。