10.奇怪的對比實驗

我們下面要說到的實驗是非常容易完成的實驗。這個實驗是我在年少時期做的第一個物理實驗。下面我們拿一個玻璃杯，將玻璃杯裝滿水，然后將裝滿水的玻璃杯用明信片蓋住杯口，并且用手指輕柔地壓住，迅速將杯子倒轉過來（圖39），再將手拿開，此時你會發現明信片沒有掉下來，水也沒有流出來。這個實驗對紙片有個要求，那就是紙片是完全平直的。

當你做好了以上的步驟之后，你甚至可以將杯子從一個地方拿到另一個地方，即便如此杯中的水仍然不會流出來。如果你親自試驗的話，你會讓你的熟人瞠目結舌，如果他跟你要水喝，你就用這種方法做一杯，當他看見你送過來的水是用一個底朝天的杯子裝的，會表達怎樣的感嘆呢？

圖39

發生這種現象，究竟是怎么回事呢？紙片是怎么克服它上面的水壓而保持不掉下來的呢？原因是空氣從外部施加給紙片的壓力很大，比杯中的水施加的壓力大很多。

我之所以知道，是因為那個第一次向我展示這個實驗的人是這么解釋的，想要這個實驗成功的一個秘訣是，杯里的水應該灌滿，必須灌到直到杯子的最邊緣。如果玻璃杯里只有一半多的水的話，玻璃杯空余的部分就被空氣占據了。如果這樣做實驗，實驗就可能會以失敗告終。杯中的空氣也會給紙不小的壓力，因為杯里空氣的壓力與杯外的壓力一樣大，如此一來，紙片肯定會掉下來。

究竟會不會發生這種現象呢？口說無憑，眼見為實。下面我們就來親眼看看紙片是怎么掉下來的，我決定再做一次實驗。這一次做實驗的杯子是一個沒裝滿水的杯子，我們來看看這兩次實驗的結果是怎樣的。紙片根本沒掉下來，怎么會這樣，這次杯子里的水不是滿的?。∥矣址磸妥隽藥妆?，經過我反復的實驗，最終我確信，半杯水的實驗中的紙片和滿杯水的紙片一樣都可以保證紙片不會掉下來。

這次的實驗對我來說非常重要，它教會我如何更有效率地研究自然現象?？茖W知識里的最高的法官應該是實驗。無論理論有多嚴謹，它終究是個理論，需要我們用實驗來檢驗。17世紀第一批研究者佛羅倫薩院士們有一個實驗的準則，那就是“檢驗再檢驗”。這不但是17世紀做實驗的準則，它也是20世紀物理學的準則。如果檢驗理論的時候發現實驗不能證實該理論，也就是通過實驗不能得到正確的結果，我們就應該探究，探究理論到底錯在哪里了。

當初看起來那么可信的結果，經過實驗卻發現它是錯誤的。其實不難找到判斷出現失誤的原因。未裝滿水的玻璃杯被紙片從下封住的那一刻，我們非常仔細地把紙片掀開一個角，此時如果仔細觀察，我們就會發現氣泡穿過水里了。這個現象說明了什么呢？這個現象很有力地表明杯里的空氣和杯外的空氣被隔開了，不然外邊的空氣不會如此迫不及待地進入杯中水上的空間。這就是整個現象的答案：杯里雖然有空氣，但杯子里的空氣密度比杯子外面的空氣低得多，所以壓力也要比外邊的小很多。當我們把杯子顛倒過來的時候，水會向下流，同時也會擠出部分空氣，剩下的那部分空氣擴散到原來的空間里，通過這樣一個過程，空氣就變稀薄了，壓力也因此減小了。

通過這次的實驗，你可以了解到，即便是最簡單的實驗，只要你足夠耐心，認真對待，也能做出縝密的思考。這就是那些看似微小卻能教你偉大的事情。