防曬霜和冰淇淋有啥關係嗎？可能在夏天的沙灘上，當陽光照在你臉上時，它們會不期而遇——沙子夾在你腳趾間，冰激凌在你手裡，然後你塗起了防曬霜。這時，對於搞科研的人來說，卻也是一次探索某些流體的特殊性質的機會。

防曬霜——一種會變“稀”的流體

當你第一次從瓶子裡擠防曬霜時，它很容易擴散到你的面板上，為你提供一層均勻的防曬層。但一旦塗抹在面板上，防曬霜的稠度會更高——它有更高的粘度，以防止滴落。

粘度是流體在施加力時保持其形狀的能力。防曬霜有一種特性——摩擦它會使防曬霜的粘度降低，從而使其流動更自由——這意味著它在壓力下更容易流動。

這種效應通常發生在含有稱為聚合物的鏈狀分子的流體中。靜止時，聚合物以不規則的方式纏結在一起；但當它們被推來推去時，它們會重新排列成更光滑的層狀（摩擦係數減小）。

這種透過分子相對運動的方式（剪下運動）使自身粘度變得更低（手感上會覺得好像變稀了）的流體非常常見。其中，我們常吃的番茄醬是一個典型的例子：番茄醬在靜止狀態下具有很高的粘度（比如放在瓶子裡時），這時它很容易粘在瓶子的側面；當你拿起番茄醬瓶子用力搖晃幾下後，你會發現番茄醬很容易流出了瓶口（甚至有可能會噴出來）——這是因為，番茄醬也具有這種現象，你搖晃瓶子，番茄醬自身發生分子相對運動，粘度降低，並流出噴嘴。當番茄醬落在盤子上時，它的粘度會再次增加，變成一堆令人充滿食慾的果醬。（如果上述文字讓你開始流口水，哈哈，其實，你的口水或者說唾液也是一種具有剪下稀釋能力的流體。）

你可以踩上去的沙灘——另一種越摩越“稠”的流體

與剪下變稀流體相反的是剪下增稠流體，一種粘度隨相對運動和作用力而增加的流體。這種增稠流體的一個熟悉的例子是非常溼的沙子：如果你拿起一把溼沙子，它會像奶油凍一樣在你的手指之間流動。然而，當你擠壓它時，沙子就會變得很堅硬，而且，與手上溼溼的直覺相反，擠過的沙子看起來好像變“幹”了。

這種現象之所以發生，是因為手的擠壓力將微小的沙粒推開，形成空間的重新排列，迫使以前藏在沙粒的空隙之間的水從表面流出來。溼沙是一種“剪下增稠流體”：在壓力下（比如你的腳踩在沙灘上），它變得更"稠"、更堅硬，而流動性更小。

同樣的效果可以讓你在溼沙上跑步，每一腳踩下去的地方會形成一個個腳印，看起來變硬變幹了。但如果你站著不動，輕輕地擺動腳趾，溼沙就會變成液態，讓你的腳陷進去——當你把腳拔出來時，還會發出悅耳的聲音。

海灘上的牛頓

普通的常規意義上的“液體”（流體），比如我們喝的水吧，一般所具有的粘性係數在一定溫度下是恆定的，這種流體被稱為牛頓流體，以

（Isaac Newton）的名字命名，他在1687年出版的著名著作《Principia》中首次記錄了描述這些流體的數學定律。

要了解粘度，想象一下用吸管喝水。吸吮時，吸管頂部產生的壓力低於吸管底部，從而將水向上吸。靠近吸管壁的流體受到摩擦，因此其流動速度比靠近中心的流體慢。牛頓推斷，流體分成薄層，薄層之間以相對速度滑動，相對速度取決於所施加的力。

粘度用來表示流體不同層之間的摩擦係數，如果流體的粘度越大（比如奶昔），你必須施加更多的力來將它從吸管中吸上來。

眾所周知，牛頓粘性定律是建立在理想數學模型下的，是一種理想的近似的狀態，沒有一種真正的液體是這樣的，但像水、酒精和植物油這樣的普通液體卻非常接近這種狀態。

相比之下，非牛頓流體，包括剪下變稀和剪下增稠流體，由於不遵守牛頓粘度定律——它們的粘度變化取決於施加在它們身上的力的大小，因此才被叫做“非”牛頓流體。

再來說說冰淇淋

吃冰淇淋的時間到了。冰淇淋是由奶油、牛奶、糖和調味品混合而成的冷凍混合物，但正是冰淇淋獨特的特性才是真正好的冰淇淋所帶來的滴滴般的快樂。

奶油是一種奇特的東西。它是牛奶中富含脂肪的部分，從其水基中分離出來。由此產生的脂肪球和少量液體乳液使奶油具有絲般的柔滑感。當奶油被迅速攪拌時，施加的力會破壞脂肪球的膜，這些脂肪球聚集在被困的空氣周圍，產生泡沫和奶油的懸浮物。冰激凌的輕盈、絲般的質地完全是由於微小的氣泡被困在一小塊冰激凌中。

攪打後的奶油是一種稱為賓漢體的非牛頓流體：在靜止狀態下，它是半固態的，形成硬峰，非常適合舀到草莓或烤餅上。但在足夠的力下，它可以像液體一樣流動：比如，你能用一個噴嘴，以流動狀態寄出奶油。

任何一個手工製作過鮮奶油的人都知道，關鍵的影響是攪拌時間。從液體到半固體的轉變是透過在一段時間內施加力引起的。事實上，空氣可以佔冰淇淋總體積的50%，這就解釋了為什麼它的密度比水小，以及為什麼你可以用它讓冰淇淋漂浮起來。

神奇的流體

非牛頓流體存在於各種有用的物質中，從生物燃料到護甲再到血漿，關於它們還有很多有待發現的地方。正如艾薩克·牛頓所說：“在我自己看來，我就像一個在海邊玩耍的男孩，時不時地尋找一塊比平常更光滑的鵝卵石或更漂亮的貝殼，而真理的海洋卻在我面前未被發現。”