在家可以做的小實驗

知識 06-13

實驗彷彿是科學家們的事情，然而，只要稍稍懂些科學小知識，還有一些非常好玩的小實驗，每個人在家裡就能動手完成。這些實驗將會讓我們領略到科學的無限魅力。

讓水瞬間結冰

你是否幻想過有一種控制世界的超自然力量呢？比如手中拿著一瓶水，在搖搖晃晃過程中，水彷彿施了魔法一樣，慢慢地變成了冰塊，倒進了冰里又會「長出」一座小冰山。其實這個化水為冰的小魔法並不難。

要做到這一點，首先我們需要知道水怎麼樣才會結冰。首先，處於冰點0度以下是必要條件，其次水中還要有「凝結核」，也就是雜質，因為水分子需要以這些物體為中心進行規則排布形成晶體，雪花中心的凝結核大多就是灰塵或者細菌。然而，還有一種「過冷水」結冰現象，這就是這個小魔術將用到的原理。

在這個實驗中，你將需要購買一瓶礦泉水。在冰箱里放大概2小時45分鐘，這時，你把還是液態的水從冰箱里拿出來，搖晃一下瓶子，瓶子里的水很快就結冰了。這是為什麼呢？原來純凈水需要-40℃溫度才會變成冰，所以它在0℃以下，-40℃以上還保持著液態，這被稱為「過冷水」。從冰箱拿出來後，晃動的外力會使水分子間距減小，或者「過冷水」接觸到了像空氣灰塵等「凝結核」，然後就會出現迅速結冰的神奇現象。

如何觸碰自己的DNA？

在我們的身體里，有一種非常神奇的物質，它能傳遞遺傳信息，決定我們長啥樣，決定我們會是什麼樣性格的人，甚至還能決定智商，對我們的影響相伴終身。你猜到是什麼沒？沒錯，它就是DNA。

然而，DNA藏在細胞深處，對於我們來說，沒法可視化。不過，一個小實驗，將能讓你親手觸碰到這些能決定你命運的神秘物質。為了這次實驗，你需要做一些準備：一個乾淨的小玻璃瓶子、洗手液、檸檬汁或醋酸、鹽和乙醇、牙籤。

實驗第一步，你需要找到攜帶有你自己DNA的身體物質。那麼會是什麼物質呢？很簡單，由於DNA存在於幾乎所有的身體細胞里，口水就含了上千個細胞，所以你可以往準備好的玻璃瓶子里吐一口口水。然後，加入洗手液、檸檬汁，輕輕搖晃實驗瓶的混合液。為什麼要加入這些東西呢？

這是因為細胞膜是由脂肪構成。這些脂肪的特性是不會與水融合，這就是為什麼當你把油倒入水中，油和水總是保持分離狀態。而細胞膜也是疏水性的。洗手液分子一端是親水性的，與水分子「手拉手」；另一端是疏水性的，正好細胞膜分子可以拉起手來，最後，水的流動性會產生「拉力」，最終使得細胞膜破裂。一旦細胞膜破裂，躲在細胞中的DNA就可以「逃逸」出來。而檸檬汁的作用是檸檬汁酸可以清除對細胞分子起破壞作用的蛋白酶，使得DNA分子鏈條仍然完整。

從細胞里分離出了DNA後，由於DNA是帶電的，這個特性能使它溶解在水中，這個時候再往水中加入鹽。由於鹽是由帶正電荷的鈉離子和帶負電荷的氯離子組成的，水中加鹽後，帶負電的DNA會與帶正電荷的鈉離子結合，結果是DNA鏈會黏在一起。不過，這個時候，我們還看不見DNA，得再加酒精，等待10分鐘。

這是由於DNA可融於水，但不融於酒精，因此唾液里一些自由的 DNA 溶液在我們加入酒精時就立刻沉澱出來了。這個時候，你才能看到呈現白色棉絮狀的DNA群，還可以用棉簽或者鑷子挑出來這些屬於你的獨特的遺傳物質。

彩色影子

這個實驗，你可能已經猜到了，是關於顏色的。由於光是沿著直線傳播，筆將光擋住，在光照不到的地方就會形成黑色的影子。不過一些小方法可以讓影子變成彩色。

你需要準備一張桌子，在上面擺上三個彩燈，分別為紅色、綠色和藍色。現在請確保房間里非常黑暗，然後同時打開三個燈泡開關，並讓它們照射一面白色的牆壁。這個時候你會發現牆壁是白色的，調整三個燈泡的位置，使得牆壁儘可能變得更白。然後在牆壁和彩燈之間，用手拿一支筆，垂直放立，這個時候，你會在牆壁上看到筆的三個彩色影子，分別是黃色、紅紫色、青色。隨後，關掉其中一個或兩個彩燈，調整筆的位置，筆的影子顏色將會不斷變化，將會出現黃色、綠色、黑色等不同顏色。

然而，為什麼筆的影子會呈現跟彩燈不一樣的顏色呢？

這是因為你的視網膜有稱之為視桿細胞和視錐細胞的感官受體。你有一種視桿細胞，但有三種視錐細胞。視桿細胞主要用於夜視，只能讓你看到灰色，視錐細胞能讓你看到各種顏色。雖然三種視錐細胞會對不同的波長敏感，但分別對紅光、綠光、藍光尤其敏感。藉助這三種類型的視錐細胞，我們能感知超過一百多萬種不同的顏色。

當紅光、藍光、綠光同時出現在牆壁上時，牆壁之所以變成白色，是因為三種顏色的光以相同的強度刺激了你眼中的三種視錐細胞，使得你產生了白色的感覺。當你放置一支筆後，雖然筆同樣會阻擋某種光線，但其餘沒被阻擋住的其他兩種光就會造成一種混合的色彩效果。具體說來，紅光與綠光按某種比例複合，產生的色覺是黃光，這是因為黃光既能激勵紅視錐細胞，又能激勵綠視錐細胞，當紅光和綠光同時到達視網膜時，這兩種視錐細胞同時受到激勵，所造成的視覺效果是黃光。類似地，其它不同比例的三基色光相加得到的混色，規律為：

紅+藍=紫

藍+綠=青

紅+藍+綠=白。

這也就是為什麼影子能呈現出那麼多顏色的原因。