撰文 | 雲風 ◈ 圖源 | Internet
其實，你們與其讓硬幣沉到海底，還不如把它送給我……
記得念初中那會兒，我曾幹過一件特別弱智的事情。
那時班裡組織春遊，其間在一個人造湖上划船。就在同學們引吭高唱著“讓我們蕩起雙槳”的時候，我把一罐可樂“噗嗤”一聲拉開，盯著手裡的拉環，腦子裡忽然蹦出一個念頭：
把拉環上的鋁片扔進湖裡，它會不會在沉到某個深度後，就由於水的密度增大而不繼續下沉了呢？
當時我以為這是一個偉大的想法，偉大到足以敲開諾貝爾物理學獎的大門了，於是三下五除二就把拉環掰斷，把鋁片扔到了湖裡。
結果，那玩意兒毫不爭氣地浮在了水面上。
坦白講，這現象讓我倒吸了一口涼氣。
倒不是因為我成功地證明了水面張力能讓原本該下沉的東西飄在水面，而是因為老師及時地發現了湖面上閃閃發光的鋁片，又及時地發現了它的另一半——拉環還套在我手指上。
於是我就被罰寫了1000字的檢討，理由是隨湖亂扔垃圾，對建設和諧美好的社會主義大家園造成了不可估量的嚴重影響。
現在看來，我當時的做法實在是太愚蠢了，因為我應該先把鋁皮懟下水面……不對，因為人造湖才十幾米深，那點密度增量根本不足以耽誤一片鋁皮的下沉啊。
而今天，智商已提高到180以上的我，並沒有因此而吸取教訓。雖然放棄了十幾米深的人造湖，我卻又盯上了11000米深的馬裡亞納海溝！
那麼，把一枚硬幣扔進馬裡亞納海溝，它會不會在到達某個深度後，就由於水的密度太大而不繼續下沉了呢？
要弄明白這個問題，首先要想想沉下水的物體有沒有在某個深度停止下沉的可能性。
而答案自然是毋庸置疑的：物體完全有可能沉到某個深度後就停止下沉。
例如潛艇通過改變壓力艙內空氣和水的比例，就能隨心所欲地懸浮在任意深度中。
假如將一艘潛水艇的下潛深度調整為100米，在不改變這一設定的情況下通過外力將它拉出水面，再扔回海里，它仍然會在沉到100米時停止下沉。
日常生活中雖然不常見到這種例子，但也並非完全沒有。
喜歡釣魚的人對這一現象應該非常熟悉，因為我曾在池塘邊見過他們通過改變墜子重量的方式，來調整浮漂在水中的高度。
他們的墜子是用鐵皮裹的，可以一點點地修剪掉，這樣浮漂就會從水下一點地一點上浮，直到露出水面為止。在這一過程中，會有一段時間浮漂和墜子是浮在水面和水底之間的。
至於為啥要這麼幹，我不大清楚。我猜大概是閒得慌吧，畢竟坐在水邊釣魚本來就很閒……
對不起，開個玩笑。既然他們全都這麼幹，肯定有其原因所在，不知道有沒有懂釣魚的小夥伴能給我解釋一下。
當然，這並不重要，重要的是無論潛艇、浮漂、硬幣、鋁皮……還是魚，都可能在水下的某個深度停止下沉，只要它的重力和浮力在沉到水底之前就達到了平衡。
問題在於，硬幣究竟能不能在沉到海底之前就達到這種平衡呢？
照理來說這是一件很複雜的事情，需要計算體積、質量、密度、重力等一大堆數據，但由於我們並不需要知道硬幣具體會沉多深，只需要知道它能不能沉到11000米深就夠了，於是這件事變得簡單起來了。
判斷一個硬幣（或其他物體）能不能沉到11000米深很容易，只需要一塊小小的泡沫就能夠測試出來。
本著挖坑不填的流氓作風，我會先圖解方法，然後不講原理。
方法其實特別簡單，我們只需要找來一小塊跟硬幣一樣厚的泡沫（外賣用的保麗龍盒就差不多），把它切得跟硬幣一樣大。
再按照分披薩餅的方式，畫五條直線將它平分為十等分，然後將其中一塊再平分成五等分。
最後從這五等分中切下一塊，把它粘在硬幣上面。
就如下圖這樣▼
粘的唯一原則就是膠水儘量少用點，除此之外愛怎麼粘就怎麼粘，粘在什麼位置都無所謂。
粘好後就把硬幣“懟”進水裡，看看它會不會將泡沫拖到水底。
- 如果硬幣很快就將泡沫拖到了水底，那麼在不粘泡沫的情況下，這枚硬幣就會一直沉到海底為止。
- 如果硬幣被泡沫拉回了水面，或者乾脆不上不下地懸浮在水裡，那麼在沒粘泡沫的情況下，這枚硬幣就無法沉到馬裡亞納海溝的底部，而是會在到達海底之前停止下沉。
藉以同樣的方法，我們能夠對一切物體進行測試，無論硬幣、鑰匙、可樂拉環都能夠測試出來。
方法講完了，但肯定有小夥伴會質疑：這麼簡單的方式真的有那麼可靠嗎？
所以下面我們就來剖析一下這個實驗的原理。
咦？我記得我好像說過不填坑的啊。
算了，還是填上吧，否則你們可能會對我180的智商感到懷疑。
先看看切泡沫的目的。
我們先將泡沫切得跟硬幣一樣大，是為了讓它和硬幣具有相同的體積。
把切好的泡沫分成十等分，每一等分的體積大約是硬幣體積的10%；再將其中一塊分成五等分，最後得到的那一小塊泡沫的體積是多少呢？
大約為硬幣的2%，對吧？
所以我們把它粘在硬幣上，就相當於讓硬幣的體積約增加了2%；同時由於泡沫很輕，只稍稍大於空氣，因此硬幣的重量並不會產生明顯的變化。
這就是我們的目的：在儘量不改變重量的前提下，讓硬幣的體積增加2%。
說完泡沫，再來談談浮力的問題。
根據阿基米德定律：物體在液體中的浮力=它所排開的液體的重量，而與它自身的形狀和質量無關。
物體的體積是多少，排開的液體體積也是多少，我們用泡沫給硬幣增加了2%的體積，它所排開的水的體積也就相應地增加了2%，這就使得硬幣的浮力增加了2%，而受到的重力幾乎沒有改變。
在這種情況下硬幣如果能浮在水面，就表示硬幣的浮力只需要提高2%就能完全抵消掉重力，不會再往下沉了。
那麼，在不借助泡沫的情況下，硬幣的浮力如何才能提高2%呢？
這當然就只能依靠海水的密度變化來實現了。
海水的深度約大，壓強就越大，因而水的密度也就越大。當水深足以令水的密度提高2%的時候，任何物體在這個水層的浮力都會比在水面時提高2%。
至於馬裡亞納海溝底部的海水密度是多少，我知道你們不愛看公式，所以直接講結論：
海水的深度每增加10米就會增加一個大氣壓，馬裡亞納海溝的深度是11000米，因此溝底的壓強比海面足足高了1100倍。
這原本是一個非常恐怖的壓強，然而液體是很難被壓縮的，即使在如此高的壓強之下，海水的密度也僅僅只會增加5%。
換言之，在馬裡亞納海溝底部，物體受到的浮力會比在水面時提高5%，因此任何只需要提高2%的浮力就不會再下沉的物體，都無法沉到馬裡亞納海溝的溝底。
你完全不用懷疑，這已經是一個非常保險的實驗了。
事實上，我們在用淡水進行測試的情況下，即使一個浮力需要提高5%才不會下沉的物體，也仍然無法沉到馬裡亞納海溝底部。
因為海水的密度本身就比淡水大，因此海水的浮力也比淡水大，在淡水中大約能下沉11000米的物體，在海水中是沉不到那麼深的。
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