我在海滩玩沙子 而他们却把沙子玩出了花

趁着高温假（科学摸鱼），小编在家又温习了一下86年的《西游记》，里面三徒弟沙和尚的“老家”—流沙河，让我提起了浓浓的兴趣，流。。。流沙组成的。。。河？

大力水手的船

因为我的印象中，河里都是有水的。

多姿多彩的“水”

Colorful water

说到水，生活中处处都离不开水，而且水是维持人体生存的六大营养素之一，正常成年人体内含水量平均为60% [1]，婴幼儿含水量更多，所以换句话说，我们每个人都是水做的哦。

猫：喵喵喵？我不是的吗？？？

但是有些与水相关的物理现象，不一定是符合大家常识。

你见过快速结冰的水吗？（反正我见过）而且它的温度比0度更低。

这糟糕的形状

过冷水，顾名思义，就是非常特别相当冷的“水”，注意是水。过冷水是可以在温度低于凝固点后仍然不会凝固成冰。

温度在标准凝固点及以下的液体将会在晶种或者凝结核的存在下结晶，而如果没有这样的核，随着温度的降低到一定程度时，该晶体将会在内部均匀成核结晶。[2]

过冷水迅速结冰 来源：giphy

过冷水（或液体）是不稳定的，只要投入少量该物质的晶体或者其它凝结核，便能诱发结晶。

说完了神奇的过冷水，另一个水的现象更是奇特到现在还不能给出确切解释。

而这个现象与日本江户时期的浮世绘大师-葛饰北斋画的神奈川巨浪有关：

神奈川巨浪

可能让很多人摸不着头脑，还有这么大的巨浪（不是海啸）？

其实这是一种叫做流氓波（也叫怪物波、杀手波等），他们是意外并且突然出现的表面波，并且对于远洋船只等会造成巨大危险。流氓波是一种自然海洋现象，不是由陆地运动引起的，而且大多数都发生在海上。它与海啸明显不同，海啸是由大量的水位移引起的，通常是由于海底突然移动造成的，并且可以在很大范围内高速传播，它们在深水中无法察觉，只有到了海岸线附近才会具有一定的破坏力。而流氓波可以对远洋航运造成巨大破坏。

描述深水中复杂波包络演化的非线性薛定谔方程的线性部分解 来源：维基百科

要问流氓波是如何形成的，现在科学界还存在一定的争论。不过可以确定的是，流氓波是一种非线性波。在深水中可以通过非线性薛定谔方程（NLS）进行模拟，在2011年，实验室水箱中产生了与非线性薛定谔方程一致的小一号的流氓波。[3]

平平无奇的“沙”

Ordinary sand

长腿的小编（逃）

在沙滩上晒太阳的你可能想不到，沙子在现代生活是扮演者怎么样重要的作用，甚至可以说，没有沙子，就没有现代信息社会。

沙子的用处颇多，最常见的用途是一种建筑材料，也就是混凝土的主要原料。混凝土在全世界内的使用量是钢、木材、塑料和铝的两倍。

三峡大坝

世界上最大的混凝土浇筑的世界纪录保持者是位于中国湖北的三峡大坝，大坝建设使用的混凝土量约为1600万立方米。[4]（你能想象这有多大吗）

谷歌地图前一阵子还传出三峡大坝已经弯曲，你会信吗？

另一个最常用的用途就是玻璃了。无论是普通玻璃，还是毛玻璃，还是钢化玻璃，都少不了原料二氧化硅，而沙子的主要成分就是二氧化硅。玻璃其实是一种非晶体，一般是透明的。在自然界中，也会存在非人造的玻璃，那就是被闪电击中的石英会玻璃化。[5] 当闪电（至少1800摄氏度）撞击石英沙滩时，沙子将熔融形成石英玻璃，并且看上去颇具美感。

像玻璃树根的熔融玻璃

而且其中的一种玻璃—光纤，在现在高速数据传输、通信、互联网领域发挥着巨大的无可替代的作用。

光纤的特性

21世纪是信息的时代，而这一切又都是建立在芯片上的，现代电子产品不可或缺的芯片、晶体管以及其他电子元器件等大部分都是硅基的，其主要原料就是二氧化硅。换句话说，21世纪也是硅的世纪，而世界著名高科技产业园区—硅谷，更是突出了二氧化硅的巨大重要性。

芯片内部

然而，前不久传来了一则坏消息，那就是沙子可能要不够用了。全世界每年大约会使用320-500亿吨沙子，主要用来制造上述所说的混凝土、玻璃和电子产品。而这个消耗率比自然再生率要高，因此到本世纪中叶，需求可能会超过供给。[6]

来源：Sverdrup, H. U., Koca, D. & Schlyter, P. BioPhys. Econ. Res. Qual. 2, 8 (2017).

所以以后可能也要控制一下开采量了，甚至也会保护沙子，从我做起哦。

“沙”等于“水”？

"Sand" is equal to "water"？

在海边，总有一些小伙伴不太敢下水

因为是旱鸭子（不是）。那么有没有一种东西可以像水一样，我在里面肆无忌惮的不用担心溺水，还能获得快乐的游泳体验呢。

答案是有这种东西，而它就是在海边沙滩上的沙子。

我眼中的沙子

别人眼中的沙子

当然普通的沙子是不行的，需要使用流化以后的沙子。流化过程就是颗粒材料从一个静态固体转到动态流体的过程，一般当气体向上通入颗粒材料时，发生该过程。气流从固体颗粒容器的底部引入，它将通过颗粒之间的空隙向上移动。在低气体速度下，不足以抵消其重力，因此沙子将保持固定状态。增加速度，高速的气体将开始抵消沙子的重力，导致沙子彼此远离体积膨胀。进一步增加速度，它将达到临界值，在该临界值处，向上的阻力将精确地等于向下的重力，从而导致颗粒悬浮在流体内。在该临界值下，沙子被流化并且将表现出流体行为。通过进一步提高气体速度，沙子的堆积密度将继续降低，并且其流化变得更加剧烈，直到颗粒不再形成床并且被气流“向上”输送。[7][8]

来源：YouTube

看到这么柔顺的沙子浴池，不说了，小编也要去沙子里游泳了。

等等，我好像没有这么大的地方装沙子。

部分图片来源于网络

参考文献：

[1] Body water-维基百科

[2] Supercooling-维基百科

[3] Rogue wave-维基百科

[4] Concrete-维基百科

[5] Glass-维基百科

[6] Time is running out for sand-nature

[7] Fluidization-维基百科

[8] Fluidized bed-维基百科

编辑：井上菌