您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识

乌鸦喝水还有什么办法(《乌鸦喝水》：乌鸦真能喝到水吗？矿物的最紧密堆积原理（实验）)

石子,孔隙,乌鸦乌鸦喝水还有什么办法(《乌鸦喝水》：乌鸦真能喝到水吗？矿物的最紧密堆积原理（实验）)

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

大家耳熟能详的《乌鸦喝水》的故事的主人公是一只聪明的乌鸦，口渴的乌鸦遇到了一只不满水的小口瓶，它用衔来石子使水面上升，成功喝到水。现实中，这种方法真的可行吗？

先说答案：不一定。

故事中的乌鸦能不能喝到水，主要是看瓶中的水，是否足够填充石子的孔隙。

如果瓶中的水足够填充石子的孔隙，石子的加入会使水面上升至瓶口，乌鸦就可以喝到水。

如果瓶中的水很少，不足以填充石子的孔隙，即使加满石子，也只能得到一瓶石子，是喝不到水的。

那么，究竟瓶中要有多少水时，乌鸦加入石子的方法才会奏效呢？

等径球体的最紧密堆积原理

这里要用到《结晶矿物学》中的最紧密堆积原理。堆积越紧密，孔隙率就越小，在陶瓷制作中要反复用到这个原理。

等径圆球以最紧密堆积的方式堆积，可以得到最小的孔隙率为25.95%。

单一直径的球体不可能得到致密的堆积体。在直径较大的球体堆积后的孔隙中加入一定数量的较小直径球体，则堆积体的孔隙就会大大降低。

例如：如采用两组球配合堆积，大球与小球直径的比率为 7: 3时，堆积最紧密，孔隙率14.4%；采用三组球配合堆积时，三组球的比例为7 : 1 ： 2时堆积最紧密，得到的孔隙率为5.4%。

理论数据告诉乌鸦

1. 如果选用等大的圆球形石子，瓶中的水要多于25.95%容积时才有喝到水的可能。

2. 为了增加喝到水的概率，可以采用大小石子搭配加入的方法，大约是2个大的配1个小的，如果有更小的石子，也可以配1-2个，如果能达到最紧密堆积的理想状态，瓶中的水要是多于10%，就有很大机会能喝到水。

模拟实验

理想很丰满，现实很骨感。首先，石子的形状不会那么规则，大小配比不会那么理想，更致命的是，从瓶口丢下去的石子会随机排列，不可能按照最紧密堆积的方式有序排列。因此，现实中乌鸦想要真的喝到水，条件会更加苛刻，瓶中需要有更多的水才能实现。

为此，我们设计一个简单的小实验，粗略统计一下乌鸦能喝到水的最低水位。

实验过程：先将石子用不同方式装满量筒，然后放在电子称上，看加入多少水才能使水量没过石子。这个加入量就是石子的孔隙率，也就是乌鸦能喝到水需要瓶中水的最小容积率。

石子加入采用量筒口部随机掉落方式，但石子的大小按比例加入。

实验结论

1. 随机投入石子的孔隙率远远大于最紧密堆积情形；

2. 石子大小搭配能降低孔隙率，提高成功率；

3. 需要瓶中至少有容积50%半水，才有努力的价值，否则徒劳无功是大概率事件。

天外有天，凡事无绝对

实验中是用上下等径的量筒做实验，如果乌鸦遇到的是上小下大的锥形瓶，投入相同的石子，水面会上升更多，成功率会高很多。

也有人认为，与时俱进才是潮流。21世纪还用《伊索寓言》中的上古老方，太土了。

乌鸦喝水可以这样。

也可以这样。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。