非牛顿流体
这是液体，还是固体？

你怎样形容一种液体的特性？你可以从它的颜色开始，也许还可以说说它的气味或味道（亲口品尝可要小心！），评判一下它的酸度（青柠汁还是肥皂水）。但是，迟早你会想到液体的黏度。黏度量化了我们对某种液体“黏稠”或“稀薄”的评价。高黏度意味着液体黏稠（比如蜂蜜），低黏度的液体有水。你可以在关于超流体的小节中了解更多关于黏度的知识。在那个小节中，我们介绍了一种毫无黏度的液体。它比水更像液体，而且若你把它放到一个杯子里，它不会老老实实待在里面，而是会爬出来。

不过，我们还是继续聊一般的液体及其黏度吧。我们说一种液体具有一定的黏度。我们除了说液体之外，还可以说流体，即包括气体和液体。现在，你是否能想象一种液体，它的黏度会随着速度、应力或压力的变化而变化？如果它的黏度无法变化，我们管它叫“牛顿流体”；但如果其黏度确实可以变化，它就是“非牛顿流体”。通过应用所谓的“剪应力”造成的黏度变化可以是正的，也可以是负的，也就是说黏度可以增加或减少。引起一个物体不同层次间做相对运动的力会产生剪应力。这听起来复杂，但其实它只在一种情况下发生。举例来说，一种液体被推入一根管子中，与管壁产生摩擦，那么不管流体流向何方，你都会得到一个剪应力。这通常不会改变流体的黏度，但我们现在要认真研究一下会因为这种情况改变黏度的液体。

压力来帮忙——剪切稀化流体

我们希望你从来没经历过接触大摊血液那种令人不适的情况。不过，也许你已经知道了，血摸上去感觉比水更黏稠。人的血管有的非常薄，你可能会想，不知黏稠的血液是如何在血管中流动的。原因就是，血液是非牛顿流体的绝佳例子。它属于“假塑性流体”或“剪切稀化流体”。这说明剪力越大，黏度越低。很好！因此，流动的血液黏度会更小，甚至能流进细小的血管中。图中便展示了这个效果。血液可不是普普通通的液体，它包含着许许多多的细胞。红血球也被称为红细胞，它是血液具有非牛顿流体特性的主要原因。在压力不大的大血管中，红血球喜欢聚成团，在流动中成为彼此的阻碍。而在较细的血管中，压力不仅仅会打破这些细胞团，还能让红血球变形。它们形状的最优化会让血液流动更顺畅，黏度更低。

剪力稀化流体的另一个著名的例子是番茄酱。番茄酱的高黏度使得它很难从瓶子倒出。但是通过摇晃瓶子施加剪力就可以降低其中番茄酱的黏度，把它倒出来。有时候，实际效果比你预期的还要好，结果最后你吃的不是薯条蘸番茄酱，而是番茄酱蘸薯条了。

剪切增稠流体——手打上去会疼

好奇心旺盛的你可能不仅想阅读有关知识，还想亲自实践一下。好消息：我们现在要介绍一种非牛顿流体，它不仅好玩，而且你可以很轻松地把它制作出来。它属于剪切增稠流体，因此基本上它的特性和血液、番茄酱的正相反。如果对它施以压力，它的黏度就会骤然增加。埃尔温拿我们谈到的液体当汤喝。你可能知道一种叫“欧不裂”（Oobleck）的东西，它就是这种液体。这个名字源于1949年由苏斯博士创作的儿童读物《巴塞洛缪和欧不裂》。故事讲了一个叫巴塞洛缪的年轻男孩，他生活在迪德王国，该国的国王厌倦了下雨的天气，想让老天爷降下除雨之外的东西。他的愿望成真了：一种叫欧不裂的黏糊糊的物质从天而降，覆盖了整个王国。巴塞洛缪要把他的国家从欧不裂中拯救出来。

我们说的欧不裂（不是书里的那种东西）可以轻易制作出来：你只需要准备好水和玉米淀粉。让它们按照1∶1.5～2的比例混合在一起。等你知道了你要制作一种怎样的液体，你就可以调整混合比例，以便得到完美的结果。你应该缓缓混合两种物质，直到你得到一种乍看起来是液体的物质。你可以试着让手指在欧不裂中快速移动。如果你尝试快速将手指抽出来，欧不裂就会黏住你的手指！如果你试着快速将手指放进去，这东西就会挡住你的手指，就好像是固体一样。

我们尚不能完整地解释欧不裂的剪切增稠效果。“变成固体”的效果也不只是黏度增加那么简单。但是一个通常的解释称，这个现象和玉米淀粉粒子比较大有关。它们一开始在水分子的包围下可以顺畅地移动。但是一旦有外力施加，玉米淀粉粒子之间的水分子就被挤了出去，它们之间强大的摩擦力就会让欧不裂感觉黏稠得像固体。

欧不裂越多，我们可以做的实验就越多！如果你盛了一碗欧不裂，你可以尝试用拳头打上去。但是千万小心，你没准儿会伤到自己。你还可以取一点欧不裂放在手心里，然后让它快速移动。欧不裂会保持固体状态，你也可以把它托在手上。但是一旦你停下来，不再动了，它就会从你的手中跑出来。（小心，你可能会把家里弄得乱糟糟！）你家有扬声器吗？很大的那种？或者是全新的、超贵的那种？你可以把它的包装去掉，用保鲜膜将它包住，然后往上放点欧不裂。等你打开音乐，欧不裂就会蹦蹦跳跳地形成各种有趣的固体形状。

最厉害的欧不裂实验需要一个大游泳池，让泳池盛满欧不裂，所以做这事的得是个勇敢的实验者。如果你腿脚伶俐，那你完全可以从上面跑过去，而不会下沉。如果你在网上搜欧不裂，可以找到挺多很好玩的视频。但是没什么比亲自做实验感觉棒，对吧？如果你加入一些食用色素，它看起来就更漂亮了。玩去吧！哦，对了，提醒一句：过段时间，水和玉米淀粉就会分离。所以别让用过的欧不裂从排水口排出去，不然你家的管道可能会被堵住。想处理掉它就用垃圾桶吧。

不仅用欧不裂做实验乐趣多多，关于这类具有非牛顿流体特性的物质，人们还想出了它在实际生活中的应用。把这样的液体放进背心里会让人感觉格外舒适。但是一旦有东西狠狠击中你（比如子弹），它就会变得像石头一样坚硬，承受住这个冲击力。