中學(xué)物理有一道經(jīng)典的題，那就是用油鋪在水面上的面積估算油分子的直徑。

這是一個(gè)正經(jīng)的物理實(shí)驗(yàn)，不是命題組老師為了為難你瞎編的。第三代瑞利男爵、歐文·朗繆爾等物理學(xué)家就在一百年前做過(guò)?？墒牵@個(gè)實(shí)驗(yàn)還有個(gè)更有趣的副本，許多人沒(méi)有玩過(guò)。

是這樣的，這層油花，可以平息海浪。

有人已經(jīng)做過(guò)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，把普通的食油biu倒入池塘（不環(huán)保動(dòng)作，請(qǐng)勿模仿），然后池塘就鏡面化了。我們一起來(lái)看看效果——

看到木有，浪不起來(lái)了，仿佛這個(gè)世界雨我無(wú)瓜。

如果在航海的時(shí)候在船附近撒上油，是不是就可以面對(duì)疾風(fēng)，乘風(fēng)破浪了呢？

沒(méi)錯(cuò)，這就是鎮(zhèn)浪油的起源。水手在遇到大風(fēng)大浪的時(shí)候，會(huì)把船上的菜油全部倒到海里，讓船體附近變得平滑可導(dǎo)。

古代就有這樣的鎮(zhèn)浪油技術(shù)了，最早可以追溯到公元前350年亞里士多德的記載。亞里士多德說(shuō)，潛水者在下潛前會(huì)在水面撒上一層油花，這樣子海面就會(huì)變得局部平靜，日光就可以射入潛水區(qū)域了。捕鯨船在穿越深水區(qū)時(shí)也會(huì)在船上掛上鯨脂，給海面抹油。

近代在執(zhí)行營(yíng)救任務(wù)的時(shí)候，搜救船只也常常帶著鎮(zhèn)浪油油壺。比如，英國(guó)1894年制定的《商運(yùn)法》（Merchant Shipping Act）就要求英國(guó)船只攜帶鎮(zhèn)浪油。

鎮(zhèn)浪油袋 圖片來(lái)源：rmg.co.uk

泰坦尼克號(hào)的時(shí)代趕上了這部《商運(yùn)法》，所以泰坦尼克號(hào)上的救生船也有鎮(zhèn)浪油。理論上，泡在水里的杰克身上應(yīng)該是油乎乎的，肉絲可以把他點(diǎn)亮取暖。

美國(guó)海運(yùn)管理處（United States Maritime Service）的訓(xùn)練手冊(cè)里就包括在救生艇上塞入鎮(zhèn)浪油。美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)（USCG）也曾要求救生艇攜帶鎮(zhèn)浪油，不過(guò)在1983年，這個(gè)要求被取消了。

實(shí)際上，我們?cè)诤Ｃ嫔峡吹降牟簧偈筒⒉皇且馔庑孤枪室夥懦鰜?lái)的鎮(zhèn)浪油。比如在1973年3月18日，在波多黎各西南部航行的油輪 Zoe Colocotronis 就把150萬(wàn)加侖的原油倒入海中，方便船只航行。

英語(yǔ)里有 to pour oil on troubled waters（息事寧人）的習(xí)語(yǔ)，也是從這個(gè)現(xiàn)象來(lái)的。那個(gè)玩閃電的男孩、美國(guó)開(kāi)國(guó)元?jiǎng)准婵茖W(xué)家富蘭克林也和鎮(zhèn)浪油發(fā)生過(guò)交集，他還用這一招迷惑了不少小朋友。

1757年，在加拿大新斯科舍（Nova Scotia）附近航行的時(shí)候，富蘭克林注意到有兩艘船附近的海浪很平靜。富蘭克林從船長(zhǎng)那里得知，這兩艘船的廚子把油撒到了水面上。

一開(kāi)始富蘭克林自己都不信油有這樣的作用。有一次在英國(guó)南部克拉珀姆（Clapham）的大風(fēng)天里，他把油倒在池塘上，結(jié)果附近果然沒(méi)有起浪。

看到了這一幕，富蘭克林就有了耍人的想法。

他經(jīng)常拿著自己蘸著油的竹拐杖，告訴大家他要在水上徒手開(kāi)平方了。然后他走到池塘附近，用拐棍在空中劃三次，果然開(kāi)出了個(gè)平圓，水面的皺紋都被彈走了。同行的小伙伴演員 David Garrick、法國(guó)哲學(xué)家 Abbe Morellet 都驚呆了。富蘭克林后來(lái)把這個(gè)現(xiàn)象和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員 William Brownrigg 討論了一番，但是沒(méi)有討論出什么結(jié)果。

那么，為什么油能夠鎮(zhèn)浪呢？

這和油的性質(zhì)有關(guān)。

首先，油在湖面上形成的這層油花，有且僅有一個(gè)分子那么厚，和你習(xí)題冊(cè)里描述的一樣。

三油酸甘油酯 圖片來(lái)源：wikipedia

為什么只有一個(gè)分子呢，這是因?yàn)橛偷闹饕煞帧退岣视王シ肿拥囊幻嬗幸粋€(gè)親水基，這個(gè)親水基帶負(fù)電荷，和水中帶正電的水合氫離子H3O+結(jié)合起來(lái)，發(fā)生親水?dāng)嚮饔谩?/p>所有的油分子都想和H3O+親親，只要給足夠多的時(shí)間，它們也確實(shí)能做到，因此最后水面的油層就只有一個(gè)油分子那么厚，而且都是面朝大海，屁股開(kāi)花的姿勢(shì)。

說(shuō)油酸分子屁股開(kāi)花是因?yàn)?，三油酸甘油酯分子的另一端還有三個(gè)甲基（CH3），它們不喜歡水。和水接觸后，它們仨就直直地插出水面，拗出開(kāi)花的造型。

這些姿勢(shì)奇怪的油酸分子，實(shí)際上就變成了一個(gè)彈力面膜，這個(gè)彈力面膜有阻尼的作用，能夠吸收波浪的能量。

那么，鎮(zhèn)浪油具體是怎么吸收能量的呢？

2007年，斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家 Peter Behroozi 和同事在 American Journal of Physics 上發(fā)表了一篇論文，用激光干涉計(jì)興致沖沖地研究了鎮(zhèn)浪油的原理。

你大概認(rèn)為鎮(zhèn)浪油主要是靠表面張力？就像百度知道描述的那樣？

別聽(tīng)他亂講哦

其實(shí)不是，他們發(fā)現(xiàn)油花主要是靠吉布斯表面彈性（Gibbs surface elasticity）的作用彈走魚(yú)尾紋的，表面張力只起到了次要的作用。

具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)波向右傳播的時(shí)候，油花內(nèi)部產(chǎn)生了縱波，也就是像抖抖抖的彈簧那樣，振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波。

縱波

油花縱波的波峰和波谷的運(yùn)動(dòng)方向相反，這樣的運(yùn)動(dòng)方式使油層和水之間產(chǎn)生了相當(dāng)大的剪切力，壓制了浪花。

在下方的波浪的推動(dòng)下，三油酸甘油酯單分子層（豎起來(lái)的那一排）內(nèi)部產(chǎn)生了縱波。圖片來(lái)源：（DOI）10.1119/1.2710482

為了證實(shí)的確是吉布斯表面彈性，而不是表面張力或黏度的作用， 這些物理學(xué)家還用水和丙酮的混合液做了實(shí)驗(yàn)。

他們發(fā)現(xiàn)，雖然水和丙酮的混合液的表面張力和橄欖油類似，但是卻還是能浪，這證明油層帶來(lái)的表面彈性是真的重要。

劃船不靠槳全靠浪，去皺不靠揉全靠油。

PS：為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境和各種動(dòng)植物，請(qǐng)不要模仿向江河湖海里傾倒菜油的行為。

（原標(biāo)題 為什么菜油倒海上能救命？這道題美國(guó)學(xué)霸國(guó)父也不會(huì)做）