精巧绝伦的机关——流沙

流沙是大自然设计出的最巧妙的机关，它可能藏在河滨海岸甚至邻家后院，静静地等待人们靠近，让人进退两难。在公元1692年时，牙买加的罗伊尔港口就曾发生过因地震导致土壤液化而形成流沙，最后造成三分之一的城市消失、两千人丧生的惨剧。看似平静的英国北部海、美丽而危险的阿拉斯加峡湾等地也曾发生过流沙陷人的故事。但是，大多数人往往都没见过流沙，更没有亲身经历过。流沙到底是什么，这篇文章会告诉你。

流沙的相关原理

人们对于流沙的印象主要基于各种影片，在电影塑造的场景中，流沙是一个能把人吸入无底洞的大怪物。一旦人们身陷其中，往往不能自拔，同伴只能眼睁睁地看着受困者顷刻间被沙子吞噬。神秘流沙的真面目到底是什么呢？其实流沙是因强风吹扬而降落的沙粒物质或因风力而跳跃滚动的沙粒沉积物。以下的三个原理将有助于你正确认识流沙。

原理一：流沙表面一旦受到干扰就会“液化”。荷兰阿姆斯特丹大学的柏恩在一次前往伊朗的度假旅行之中，遇见过一位当地牧羊人发生过。他指着流沙告诉柏恩，村里曾有骆驼陷下去后就立即消失的事。柏恩对此将信将疑，回国后就立即对此展开研究。他仔细观看和分析了数十部描述流沙噬人场景的电影，发现这些电影对流沙的描述根本就是错误百出。后来，柏恩在实验室里将细沙、黏土和盐水混合在一起，重建了一个微型室内流沙模型来进行研究。

经过反复实验，柏恩领导的科研人员发现，要把沙子变得像太妃糖一样黏需要好几天时间，但要让它失去黏性则很容易，只要在其表面施加适当的压力即可。一旦流沙表面受到运动干扰，就会迅速“液化”，表层的沙子会变得松松软软，浅层的沙子也会很快往下跑。这种迁徙运动使得在流沙上面运动的物体下沉，然而，随着下沉深度的增加，从上层经迁徙运动掉到下方底层的沙子和黏土逐渐聚合，便会创造出厚实的沉积层，使沙子的黏性快速增加，阻止了物体进一步下陷。

原理二：密度小于流沙的物体会浮在流沙之上。研究还发现，当物体陷入流沙后，下陷速度要视物体本身的密度而定。流沙的密度一般是2克/厘米3，而人的密度是1克/厘米3。在这样的密度下，人类身体沉没于流沙之中不会有灭顶之灾，往往会沉到腰部就停止了。研究者还发现，即便是一些密度比流沙大很多的物体，也能浮于流沙之上。在实验中，研究人员将一个密度为2.7克/厘米3的铝盆置于流沙的顶部，尽管其密度大于流沙，但由于受流沙浮力和沙面张力的影响，铝盆仍能平静地待在流沙的表面。当科学家开始轻轻晃动这个铝制容器时，情况发生了变化，容器稍稍下陷了一点，当他们加大力度摇晃时，这个容器慢慢沉入沙底。

原理三：将脚从流沙中拔出来需要抬起一辆汽车的力量。研究认为，陷入流沙的人一般都动不了，密度增加以后的沙子吸住掉进流沙里的人体下半部，对人体形成很大的压力，让人很难使出力来。即使大力士也很难一下子把受困者从流沙中拖出来。除非有吊车帮忙，否则很难一下子把掉进流沙的人拉出来。研究还指出，照这种力量计算，如果生拉硬扯，那么在流沙“放手”前，人的身体就已经被强大的力量扯断。此举所造成的危险远高于让他暂时停在流沙当中。

你知道吗？

太妃是由英文“toffee”音译而来，有时也叫“拖肥”。toffee的本义是柔软、有韧性的意思。太妃糖一般是由炼乳、可可、奶油、葡萄糖浆和香兰素经过充分细致的搅拌、烘烤而成的糖。(www.daowen.com)

友情提醒

实验论证，所谓“流沙吞人”不过是艺术家们的杜撰，人一旦陷入流沙之中，最多只会沉到腰部。而影视作品中从流沙中徒手救人的场景更是不可信。

万花筒

经研究人员计算，如果以每秒钟一厘米的速度拖出流沙里受困者的一只脚需要约10万牛顿的力，大约和举起一部中型汽车的力量相等。

如何在流沙中自救

其实绝大多数流沙和一般沙的区别不大，并没有影视作品中描述的那么可怕。它只是被掺入了水的沙子，由于沙粒间的摩擦力减小，形成了半液态、难以承重的沙水混合物。流沙通常发现于海岸附近，一般很浅，很少有超过几尺深的。柏恩表示，流沙只有一种状况会淹没人，那就是当头部先掉人沙中的时候，然而以这种方式掉人流沙的概率非常小。陷在流沙中的人仅感到胸部有些压力，呼吸较困难，并不会有什么生命危险。流沙附近上涨的潮水才是受困者最可怕的敌人。

柏恩指出，逃脱流沙的方法还是有的，那就是受困者要轻柔地移动两脚，让水和沙尽量渗入挤出来的真空区域，这样就能缓解受困者身体所受的压力，同时让沙子慢慢变得松散。受困者还要努力让四肢尽量分开，因为只有身体接触沙子的表面积越大，得到的浮力就会越大。只要受困者有足够耐心、动作足够轻缓，就能慢慢地脱困。

小贴士

影视作品中对流沙的描述至少有一点是对的，那就是如果陷入流沙后，大力挣扎或是猛蹬双腿只会让人下陷得更快。人们误以为通过摇动能使身体周围的沙子松动，从而有利于肢体从流沙中拔出。科学家指出，其实不然。这种运动只能加速黏土的沉积，增强流沙的黏性，胡乱挣扎人只会越陷越深。