物理评论x杂志

冰为什么那么滑？

美国的 (科学）和 英国的 （自然） 是两部面向所有非人文类一级学科的杂志，包括数理化……。是全球最权威的杂志。 如果专说面向物理学科的杂志，主要有： Review of Modern Physics （现代物理评论）。影响因子在20多 Physics Reports （物理报道）影响因子20多。 以上两部杂志 都是约稿性质的杂志。专门向世界级物理学家约稿。不接受自由投稿。 接下来： Physical Review Letters 物理评论快报 影响因子 7~8 Physical Review 物理评论 （分 A B C D E 几个系列，平均影响因子3~4） Physics Letters 物理快报 （分 A 和 B, 平均影响因子 4左右） Applied Physics Letters 应用物理快报 影响因子 4 以上 再接下来 European Physical Journal 欧洲物理杂志 Journal of Physics 物理杂志 （可能就是你说的物理学杂志） …………

在观赏冰面运动的比赛时，我们能看到速滑选手们一次次打破奥运纪录，滑出55千米/小时的惊人速度；花滑选手们“翩若惊鸿、宛若游龙”得不停转圈儿；而重达19千克的冰壶居然能轻而易举地到达选手设想的任何地点。这一切都基于一个我们习以为常的事实：冰面是滑的。

但如果观察一块低温的冰块，其粗粝的固体表面可能让你完全意识不到，它踩上去竟会比一块平整的玻璃还要滑。实际上，这个问题已经困扰了科学家们长达两个世纪之久。

早在19世纪就有科学家提出，如果给冰施加压力，冰的熔点就会降低。也就是说，只要有足够大的压力，冰就会更容易变成水。这种说法可以说是解释冰面为什么这么滑的标准答案。物理老师们常用直观的“负重铁丝穿过冰块”实验（有兴趣的读者可以自己在家动手做一次）来证明这点。人们想当然地认为，冰刀那么锋利，划过冰面时冰面单位面积承受的压力极大，肯定瞬间融化了。有水了，不就变滑了嘛。

不过，进一步仔细推敲后，就会发现这个听起来似乎很有道理的解释值得商榷。根据科学家们的计算，一个体重68千克的人穿着冰刀站在冰面上时，仅能让冰的熔点降低0.0167℃。而在花样滑冰的赛场上，冰面通常要维持在－4.5℃左右。也就是说，压力虽然能降低冰的熔点，但绝对达不到在赛场上融化冰面的效果。

于是，科学家又提出了摩擦生热的假说。这个解释似乎更加直观，在冰面上运动的冰刀高速摩擦冰面，难道还不能生出足以融化冰面的热量吗？

可是，这个假设没法解释一种常见的现象，那就是很多人一站到冰面上，动都没动就摔倒了，根本还没有足够的摩擦去生热。因此，科学家们坚定地认为，除了“摩擦生热”外，一定还有更特殊的原因。

人们已经想到了冰面滑是因为有水，而前两个假设就是为了解释水从何而来。于是，又有人提出了第3个假说：冰的表层本来就有水。

实际上，这个现象也很容易理解。在冰柜里放置两块冰，将它们轻轻地叠在一起。过几个小时再打开冰柜，就会看到两块冰冻成一块。物理学家认为，这是由于冰块周围覆盖着薄薄的水层，当两个水层相遇后就会冻成冰。

到了1987年，科学家们通过X射线成像技术指出，冰面上应该存在一层非常非常薄的水分子层，厚度约在100纳米量级。这是由于当水结冰时，每一个水分子都会通过氢键抓住其周围的水分子，形成晶体结构。但是表层的水分子周围缺少其他水分子，因此没有办法形成如冰块内部那般规则的结构，只能杂乱无序地游荡在表面。其实，基本上所有固体在接近熔点时都会在表面形成很薄的液体层。

现在，我们终于可以回头看看滑冰时冰面究竟发生了什么。薄薄的水分子层是你可以在冰上滑动的初始原因。随着冰刀越来越快地划过冰面，摩擦生热产生了更多的水，这让你滑得越发顺畅。

水结成冰以后，冰表面的摩擦系数非常的小，当物体在冰的表面运动时，物体和冰面产生摩擦生热，冰表面因为热量而融化成水。所以冰会非常的滑。