口香糖能開椰子！這背後可是有科學知識的

假如現在讓你以最快的速度打開一個完整無損的外殼堅如磐石的椰子，可是沒有任何其他工具，只有一片還未開封的普通口香糖，一個新鮮的堅硬的榴槤，還有許多根普通橡皮筋，請問你能不能想出什麼奇妙的方法來實現？

我們先把懸念留在這裡。首先我們先來明確一下非牛頓流體和牛頓流體的區別。所謂牛頓流體，就是符合牛頓粘性定律的流體：流體中的剪應切力與剪切變形速率呈線性關係。如水就是一種牛頓流體。而非牛頓流體，顧名思義，是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，即其剪應力與剪應變率之間不是線性關係的流體。其實粗略地說，非牛頓流體的特質之一就是當它所受的外力越大、越快的時候，它自己就越堅硬，有點兒「遇強則強」的意思。你給它的力越大、越快，它返給你的阻礙力也就越大，似乎變成了堅不可摧的固體。而如果你給它的是緩慢、持續的力，那麼它也就像普通的液體一樣，對你的阻礙力很小，使你可以輕而易舉地穿透它。

而口香糖就是一種典型的非牛頓流體。所以現在揭開謎底，前文所述的打開椰子的最快的方法就是，將乾的口香糖捏成一個尖錐狀放置在地上即可，直接用雙手抓住椰子用力迅速地向口香糖的尖端上砸，只要雙手的力氣即可，砸下去的那一刻你會神奇地發現，看似以卵擊石的行為卻使椰子被生生撞開一個洞。而如果用榴槤去砸椰子，其實是以硬碰硬，可榴槤即使再硬也沒有椰子的殼硬，所以用榴槤是很難將椰子砸開的。而倘若是試圖用許多橡皮筋將榴槤勒開或者崩開，都很難實現。

圖：口香糖開椰子

不過並不是所有的非牛頓流體都有上述性質。只要是剪切力和剪應變率不符合牛頓流體公式的流體都稱為非牛頓流體，其種類可分為膨脹性流體、假塑性流體等等。而只有膨脹性流體才有上述性質，因此它又稱為剪切增稠流體。澱粉溶液即是一種膨脹性流體。其他類型非牛頓流體則性質不同，比如說假塑性流體則是「遇強則弱」。巧克力即是一種假塑性流體。

隨處可見的非牛頓流體

非牛頓流體在我們生活中隨處可見。人體內的血液、淋巴液等都是非牛頓流體，我們人體其實就是一個「非牛頓流體的大容器」。日常生活中的食用油、牙膏、瀝青、油漆等也都是非牛頓流體。豆腐是如何來的？原來是豆漿，只要向里加一點點滷水，它一下子變成像固體一樣的豆腐。即它能對外界微小的作用做出強烈的反應。這是非牛頓流體在我們日常生活中的應用之一。

武俠小說中常常見到武林高手們有一招神奇的絕技「輕功水上漂」，令人羨慕不已。雖然現實中我們難以做到，不過我們聯想，既然非牛頓流體可以承受住快速強大的力量，那麼人可不可以利用這一點在它上面奔跑而不陷下去，從而實現真正的「輕功水上漂」呢？當然可以！

圖：人在非牛頓流體上奔跑

如果有科學愛好者想自己親自體驗一下水上漂的奇妙體驗，可以嘗試用體積比約為2：1的玉米澱粉與水的混合比來親自動手製作一份太白粉非牛頓流體溶液。混合後攪拌均勻，靜置待澱粉完全沉積在容器底部後，倒掉上層清液，剩下的物質即為非牛頓流體。

利用非牛頓流體「遇強則強」的神奇特性，還可以實現很多有價值的應用。液體防彈衣就是其中一例。相比於傳統的防彈衣使用鋼板、陶瓷等材料製作，液體防彈衣的一大優點就是它不僅比鋼板等材料製作的防彈衣更加堅固，而且更重要的是它質量輕，穿在身上足夠靈活便捷舒服，使得穿戴者能夠實現自由運動，同時有效地阻隔子彈。

其實神奇的非牛頓流體還有許多有意思的性質。如爬桿效應：在一隻有黏彈性流體（非牛頓流體的一種）的燒杯里，旋轉實驗桿。對於黏彈性流體，會向杯中心流動，並沿桿向上爬，液面變成凸形，甚至在實驗桿旋轉速度很低時，也可以觀察到這一現象。再比如飯店在做點心時，要用到攪拌機和麵粉。攪拌機內的攪拌桿周圍的濕麵粉（也是一種非牛頓流體）也會聚集在桿的周圍，產生爬桿效應。

圖：爬桿效應

科學帶給我們便利的生活、展現不可思議的現象、創造無盡的可能性，科學的力量是無窮的。神奇的非牛頓流體只是冰山一角，科學的未來由你去發現與創造。

出品：科普中國

製作：北京化工大學 史劍鍇

監製：中國科學院計算機網路信息中心

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