冰為什么那么滑

孫瑜

冰為什么那么滑？這個看起來再普通不過的現象，卻困擾了科學家多年。

1987年，科學家通過X射線成像技術發現，冰面上應該存在一層非常薄的水分子層，厚度約在100納米量級。這一發現證實了冰的表面確實存在著一層準液體。

當水結冰時，每一個水分子都會通過氫鍵抓住其周圍的水分子，形成晶體結構。但是表層的水分子周圍缺少其他水分子，因此沒有辦法形成如冰塊內部那般規則的結構。

一項發表于《自然》雜志的研究顯示，科學家通過設計一種可以“聽”的測力儀，能夠測量這層準液體的力學特性，并從微觀角度探討冰為什么滑。在實驗中，玻璃珠會像一個小冰刀一樣，以幾十微米的距離尺度在同一區域的冰面上滑行。用來振動的音叉上附有一個加速器，可以測量玻璃珠的振蕩振幅，從而計算出玻璃珠和冰之間的摩擦系數。

最終，科學家發現這層準液體并非簡單的水，而是水和微小碎冰的混合物，它像油一樣黏稠，具有黏彈性。科學家認為，這正是冰為什么滑的秘密源頭。

當然，冰上競技運動中，冰刀的存在也讓運動員如虎添翼。我國科學家發現，水膜中的微小碎冰充當了軸承滾珠的角色。當運動員腳踏冰刀飛速滑過時，冰刀產生的壓強作用使得這些微小碎冰像珠子一樣被捏爆，釋放出來的液態水增加了原本的水膜厚度，使冰變得更滑。