孟凡利:为什么灌满水的瓶子不易破？

为什么灌满水的瓶子不易破？

有两个相同的玻璃瓶，一个空着，一个灌满了水，同时从相同的高度落到地面上，哪个瓶子容易破？一般说重的瓶子容易破。可是，当瓶子灌满水后，瓶子里的水还有另外一个作用，能减少瓶子的形变，反而使瓶子不容易破了。玻璃瓶破裂，大多是由于形变引起的。空瓶子落地，地对瓶子产生一个压力，瓶子从外向里形变，终于破裂。瓶子装满水，由于水是不可压缩的，从而减少了形变，使得瓶子不易破裂。瓶子里装满水，再拧紧瓶盖，就更不容易摔破了。

还有一种瓶子叫克莱因瓶，这种瓶子是被一个叫做克莱茵的科学家所发明出来的理论，因为结构十分复杂。材料也要选取的十分特殊。所以到目前为止，我们都没有制作出实体的成品出来，它就像我们图片中展示的一样，是一个很奇怪的瓶子。是从底部伸出一个口径，然后向上延伸，整个瓶子都是一体的，无论把什么东西放进去，都是无法在内部进行保存的。即使是一个小的昆虫进入，最后也还是会走出来，甚至都不用进到内部去。在数学上，我们一般把这种现象叫做不可定向的拓扑空间。

克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样，这个物体没有“边”，它的表面不会终结。它和球面不同 ，一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面（即它没有内外之分）。或者可以说，这个瓶子不能装水

还有一些其他额现象，如果密封的瓶子装满水，打一个小洞，然后流出水，但是我打开瓶盖时，那股水突然变大了，这是因为随着水的排出，瓶中的气压不断降低，而外部则一直是一个大气压，瓶盖打开后，水面处的气压增大至一个大气压，就会更快的把水压出，水流自然会变大

玻璃瓶破裂，大多是由于形变引起的。空瓶子落地，地对瓶子产生一个压力，瓶子从外向里形变，终于破裂。瓶子装满水，由于水是不可紧缩的，从而减少了形变，使得瓶子不易破裂。瓶子里装满水，再拧紧瓶盖，就更不容易摔破了。