Miks te ei saa lennukisse tuua purki maapähklivõid ja muid ebaharilikke vedelikke

Järgnev on väljavõte sellest Liquid reeglid: veetlevad ja ohtlikud ained, mis voolavad läbi meie elu autor Mark Miodownik.

Maapähklivõi, mesi, pestokaste, hambapasta ja, mis kõige valusam, pudel ühelinnase viskit – need on vaid mõned vedelikest, mille olen lennujaama turvatöötajates konfiskeerinud. Ma kaotan sellistes olukordades paratamatult süžee. Ma ütlen selliseid asju nagu 'Ma tahan näha teie juhendajat' või 'Maapähklivõi ei ole vedelik', kuigi ma tean, et see on nii. Maapähklivõi voolab ja võtab oma anuma kuju – just seda teevad vedelikud – ja seega on maapähklivõi üks. Sellegipoolest ajab mind lihtsalt vihale, et maailmas, mis on täis 'tarka' tehnoloogiat, ei suuda lennujaama turvatöötajad ikka veel vahet teha vedelal või vedelal lõhkeainel.

Osta raamat

Liquid reeglid: veetlevad ja ohtlikud ained, mis voolavad läbi meie elu

Kuigi alates 2006. aastast on enam kui 3,4 untsi vedeliku toomine turvalisuse kaudu keelatud, pole meie tuvastamistehnoloogia selle ajaga kuigivõrd paranenud. Röntgeniseadmed näevad teie pagasi läbi ja tuvastavad objekte. Eelkõige hoiatavad nad turvalisust kahtlaste kujundite eest: eristavad relvi föönist ja noad pastakast. Kuid vedelikel pole kuju. Nad lihtsalt võtavad selle kujul, mis neid sisaldab. Lennujaamade skaneerimise tehnoloogia suudab tuvastada ka tihedust ja mitmesuguseid keemilisi elemente. Kuid siin satuvad nad jälle probleemidesse. Näiteks plahvatusohtliku nitroglütseriini molekulaarne koostis on sarnane maapähklivõi omaga. Mõlemad on valmistatud süsinikust, vesinikust, lämmastikust ja hapnikust – ja ometi on üks vedel plahvatusaine, samas kui teine ​​on lihtsalt maitsev. Seal on tohutult palju ohtlikke toksiine, mürke, pleegitusaineid ja patogeene, mida on uskumatult raske kiirelt ja usaldusväärselt eristada süütumatest vedelikest. Ja just see arutluskäik, mida olen kuulnud paljudelt turvameestelt (ja nende ülemustelt), veenab mind tavaliselt – vastumeelselt – nõustuma, et mu maapähklivõi või mõni muu vedelik, mille ma näib regulaarselt võtmata unustavat. käsipagasist välja, on märkimisväärne oht.

Näiteks plahvatusohtliku nitroglütseriini molekulaarne koostis on sarnane maapähklivõi omaga.

Vedelikud on töökindlate tahkete asjade alter ego. Arvestades, et tahked materjalid on inimkonna ustavad sõbrad, võttes rõivaste, jalanõude, telefonide, autode ja tõepoolest lennujaamade püsiva kuju, on vedelikud vedelad; nad võtavad mis tahes kuju, kuid ainult siis, kui need on suletud. Kui neid ei piirata, on nad alati liikvel, imbuvad, korrodeerivad, tilguvad ja põgenevad meie kontrolli alt. Kui paned kuhugi tahke materjali, jääb see sinna – välja arvatud sunniviisiline eemaldamine –, tehes sageli midagi väga kasulikku, näiteks hoiab hoonet üleval või varustab elektriga tervet kogukonda. Vedelikud seevastu on anarhilised: neil on oskus asju hävitada. Näiteks vannitoas on pidev võitlus selle eest, et vesi ei imbuks pragudesse ja koguneks põranda alla, kus see ei lähe hästi, mädanedes ja õõnestades puittalasid; siledal plaatpõrandal on vesi ideaalne libisemisoht, põhjustades tohutul hulgal vigastusi; ja kui see koguneb vannitoa nurkadesse, võib see sisaldada musta lima seent ja baktereid, mis ähvardavad tungida meie kehasse ja teha meid haigeks. Ja ometi, vaatamata kõigele sellele reetlikkusele, me armastame seda kraami; meile meeldib vees vannis käia ja selles duši all käia, niisutades kogu keha. Ja milline vannituba on täielik ilma villitud vedelseepide, šampoonide ja palsamite, kreemipurkide ja hambapastatuubideta? Tunneme nendest imelistest vedelikest rõõmu, kuid muretseme ka nende pärast: kas need on meile kahjulikud? Kas need põhjustavad vähki? Kas nad rikuvad keskkonda? Vedelikega käivad rõõm ja kahtlus käsikäes. Nad on oma olemuselt kahepalgelised, ei gaasi ega tahke, vaid midagi vahepealset, midagi arusaamatut ja salapärast.

Võtame näiteks elavhõbeda, mis on inimkonda tuhandeid aastaid rõõmustanud ja mürgitanud. Lapsena mängisin vedela elavhõbedaga, libistades seda lauaplaatidel, olles lummatud selle teispoolsusest, kuni sain teadlikuks selle mürgisusest. Kuid paljudes iidsetes kultuurides arvati, et elavhõbe pikendab eluiga, ravib luumurde ja hoiab head tervist. Pole selge, miks seda sellisel viisil peeti – võib-olla sellepärast, et see on ainuke puhas metall, mis on toatemperatuuril vedel. Hiina esimene keiser Qin Shi Huang võttis oma tervise parandamiseks elavhõbedatablette, kuid suri 39-aastaselt, tõenäoliselt selle tagajärjel. Sellest hoolimata maeti ta hauakambrisse, mis oli täis voolavat elavhõbedajõgesid. Vanad kreeklased kasutasid elavhõbedat salvides ja alkeemikud uskusid, et elavhõbeda ja teise elementaarse aine, väävli, kombinatsioon moodustab kõigi metallide aluse – ideaalne tasakaal elavhõbeda ja väävli vahel, luues kulla. Sellest sai alguse ekslik arvamus, et erinevad metallid võivad õigetes vahekordades segamisel muutuda kullaks. Kuigi see osutus legendideks, lahustub kuld elavhõbedas. Kui soojendate seda vedelikku, kui see on metalli absorbeerinud, aurustub see, jättes maha tahke kullatüki. Enamiku iidsete inimeste jaoks oli see protsess maagiast eristamatu.

Elavhõbe ei ole ainus vedelik, mis võib tarbida teist ainet ja seda endas sisaldada. Lisa veele soola ja see kaob varsti – sool on kuskil, aga kuhu see kadunud on? Kuid kui teete sama õliga, jääb sool lihtsalt sinnapaika. Miks? Vedel elavhõbe võib tahket kulda absorbeerida, kuid see lükkab vett tagasi. Miks nii? Vesi neelab gaase, sealhulgas hapnikku, ja kui seda ei teeks, elaksime hoopis teises maailmas – vees lahustunud hapnik võimaldab kaladel hingata. Ja kuigi vesi ei suuda inimestele hingamiseks piisavalt hapnikku kanda, võivad teised vedelikud seda teha. On teatud tüüpi õli – perfluorosüsivesinike vedelik –, mis on keemiliselt ja elektriliselt väga vähereaktiivne. See on nii inertne, et võite oma mobiiltelefoni panna perfluorosüsinikvedelikuga keeduklaasi ja see jätkab normaalset tööd. Perfluorosüsivesinike vedelik võib absorbeerida hapnikku nii suures kontsentratsioonis, et see on inimestele hingav. Sellisel vedelikuhingamisel – õhu asemel vedeliku sissehingamisel – on palju kasutusvõimalusi, millest kõige olulisem on respiratoorse distressi sündroomi all kannatavate enneaegsete imikute ravi.

Vedelikud on anarhilised: neil on oskus asju hävitada.

Siiski on just vedel vesi, millel on ülim elu andev omadus. Selle põhjuseks on asjaolu, et see võib lahustada mitte ainult hapnikku, vaid ka paljusid teisi kemikaale, sealhulgas süsinikupõhiseid molekule, ja loob seega veekeskkonna, mis on vajalik elu tekkeks – uute organismide spontaanseks tekkeks. Või vähemalt on see teooria. Ja see on põhjus, miks teadlased otsivad elu teistelt planeetidelt vedelat vett. Kuid vedel vesi on universumis haruldane. Võimalik, et Euroopal, ühel Jupiteri kuudest, võib jäälise kooriku all olla vedela vee ookean. Saturni ühel kuudel Enceladusel võib olla ka vedelat vett. Kuid Maa on ainus keha Päikesesüsteemis, mille pinnal on hõlpsasti saadaval palju vett.

Meie planeedi omapärane asjaolude kogum on võimaldanud pinnatemperatuuri ja -rõhku, mis suudavad säilitada vedelat vett. Eelkõige, kui poleks olnud Maa sulametallist vedelat südamikku, mis loob meid päikesetuule eest kaitsva magnetvälja, oleks kogu meie vesi tõenäoliselt miljardeid aastaid tagasi kadunud. Lühidalt, meie planeedil sündis vedelikust vedelik ja see viis eluni.

Kuid ka vedelikud on hävitavad. Vahud tunduvad pehmed, kuna neid on lihtne kokku suruda; kui hüppate vahtmadratsile, tunnete, et see annab teie all. Vedelikud seda ei tee; selle asemel nad voolavad – üks molekul liigub teise molekuli poolt vabastatud ruumi. Näete seda jões või kraani avamisel või kohvi segamisel lusikaga. Kui hüppad hüppelaualt alla ja põrutad vastu veekogu, peab vesi sinust eemale voolama. Kuid voolamine võtab aega ja kui teie löögikiirus on liiga suur, ei suuda vesi piisavalt kiiresti ära voolata ja see surub teid tagasi. See on jõud, mis kipitab teie nahka, kui te kõht basseini hüppate, ja muudab vette kukkumise suurelt kõrguselt nagu betoonile maandumine. Vee kokkusurumatus on ka põhjus, miks lained võivad avaldada nii surmavat jõudu, ja tsunamide korral võivad nad hooneid ja linnu lammutada, visates autosid ringi, nagu oleksid need triivpuu. Näiteks 2004. aasta India ookeani maavärin vallandas rea tsunamisid, tappes 230 000 inimest neljateistkümnes riigis. See oli kõigi aegade suurim looduskatastroof kaheksandal kohal.

Veel üks vedelike ohtlik omadus on nende plahvatusvõime. Kui ma alustasin oma Ph.D. Oxfordi ülikoolis pidin elektronmikroskoobi jaoks ette valmistama väikesed isendid. See hõlmas vedeliku, mida nimetatakse elektropoleerimislahuseks, jahutamist temperatuurini -4 ° F. Vedelik oli butoksüetanooli, äädikhappe ja perkloorhappe segu. Veel üks Ph.D. Labori õpilane Andy Godfrey näitas mulle, kuidas seda teha, ja ma arvasin, et olen sellest aru saanud. Kuid mõne kuu pärast märkas Andy, et lasin elektrolihvimise ajal sageli lahuse temperatuuril tõusta. 'Ma ei teeks seda,' ütles ta ja kergitas kulme, kui ühel päeval üle mu õla piilus. Kui ma uurisin, miks, juhtis ta mulle keemiliste ohtude laborijuhendi poole:

Teisisõnu, see võib plahvatada.

Labori kontrollimisel leidsin palju sarnaselt läbipaistvaid värvituid vedelikke, millest enamik ei olnud üksteisest eristatav. Kasutasime näiteks vesinikfluoriidhapet, mis peale selle, et see on hape, mis võib süüa läbi betooni, metallide ja liha, on ka kontaktmürk, mis häirib närvide talitlust. Sellel on salakaval tagajärg – nimelt ei tunne te hapet, kuna see teid põletab. Juhuslik kokkupuude võib kergesti märkamatuks jääda, kuna hape sööb jätkuvalt läbi naha.

Ka alkohol sobib mürgi kategooriasse. See võib olla mürgine ainult suurtes annustes, kuid see on tapnud palju rohkem inimesi kui vesinikfluoriidhape. Ometi mängib alkohol kogu maailma ühiskondades ja kultuurides tohutut rolli, kuna seda on ajalooliselt kasutatud antiseptikuna, köhavastase vahendina, vastumürgina, rahustina ja kütusena. Alkoholi peamine atraktsioon on see, et see pärsib närvisüsteemi – see on psühhoaktiivne ravim. Paljud inimesed ei saa hakkama ilma igapäevase veiniklaasita ja enamik sotsiaalseid funktsioone keerleb alkoholi serveerimiskohtade ümber. Me (õigustatult) ei pruugi neid vedelikke usaldada, kuid me armastame neid ikkagi.

Me tunneme alkoholi füsioloogilisi mõjusid, kui see imendub vereringesse. Meie südamelöögid tuletavad pidevalt meelde vere rolli kehas ja selle pidevat ringlemist: me jookseme tänu pumba jõule ja kui pumpamine lakkab, sureme. Kõigist maailma vedelikest on veri kindlasti üks elutähtsamaid. Õnneks saab nüüd südant asendada, sellest mööda minna ning kehasse sisse ja välja viia. Verd ennast saab lisada ja eemaldada, säilitada, jagada, külmutada ja taaselustada. Ja tõepoolest, ilma meie verepankadeta sureks igal aastal miljonid inimesed, kellele tehakse operatsioon, kes saavad sõjatsoonides viga või kes on sattunud liiklusõnnetustesse.

Kuid veri võib olla saastunud infektsioonidega, nagu HIV ja hepatiit, ning seega võib see nii kahjustada kui ka paraneda. Seega peame arvestama vere, nagu kõigi vedelike, kahepalgelisusega. Oluline pole küsimus, kas konkreetset vedelikku saab usaldada või mitte, kas see on hea või halb, tervislik või mürgine, maitsev või vastik, vaid pigem see, kas me saame sellest piisavalt aru, et seda kasutada.

Vedelikega käivad rõõm ja kahtlus käsikäes. Nad on oma olemuselt kahepalgelised, ei gaasi ega tahke, vaid midagi vahepealset, midagi arusaamatut ja salapärast.

Pole paremat viisi vedelike juhtimisest saadava jõu ja naudingu illustreerimiseks, kui heita pilk lennuki lennuga seotud isikutele ja pardal viibivate reisijate kogemustele. Ja sellest see raamat räägibki, transatlantilisest lennust ja kõigist kummalistest ja imelistest vedelikest, mis selles oma osa mängivad. Võtsin selle lennu, sest ma ei olnud end doktorikraadi omandades õhku löönud, vaid jätkanud materjaliteaduse uurimist ja lõpuks saanud Londoni ülikooli kolledži tootmisinstituudi direktoriks. Seal hõlmab osa meie uuringutest mõistmist, kuidas vedelikud võivad muutuda tahketeks aineteks. Näiteks tõrv, millest teed tehakse, on nagu maapähklivõigi vedel, kuigi jätab mulje, et tegemist on tahke ainega. Meie uurimistöö on toonud kaasa kutseid lennata konverentsidele üle kogu maailma ja see raamat on ülevaade ühest sellisest reisist Londonist San Franciscosse.

Lendu kirjeldatakse molekulide, südamelöökide ja ookeanilainete keeles. Minu eesmärk on avada vedelike salapärased omadused ja see, kuidas oleme hakanud neile toetuma. Lend viib meid üle Islandi vulkaanide, Gröönimaa jäätunud avaruse, Hudsoni lahe ümber paiknevate järvede ja sealt edasi lõunasse Vaikse ookeani rannikule. See lõuend on piisavalt suur, et mahutada arutelu vedelike üle ookeanide skaalal kuni pilvedes olevate tilkadeni, koos parda meelelahutussüsteemis leiduvate uudishimulike vedelkristallidega, stjuardesside pakutavate jookide ja loomulikult lennukikütusega. mis hoiab lennukit stratosfääris.

Igas peatükis käsitlen lennu erinevat osa ja vedelike omadusi, mis selle võimalikuks tegid: nende võime põleda, lahustuda või pruulida, kui nimetada vaid mõnda. Näitan, kuidas vedelike imbumine, tilkade moodustumine, viskoossus, lahustuvus, rõhk, pindpinevus ja paljud muud kummalised omadused võimaldavad meil lennata ümber maakera. Ja seda tehes paljastan, miks vedelikud voolavad puust üles, aga mäest alla, miks õli on kleepuv, kuidas lained nii kaugele liikuda võivad, miks asjad kuivavad, kuidas vedelikud võivad olla kristallid, kuidas mitte mürgitada ennast hoopi tehes ja mis kõige tähtsam. võib-olla kuidas valmistada täiuslikku tassi teed. Nii et palun tulge minuga lendu – võin teile lubada kummalise ja imelise reisi.

Väljavõte alates Likviidsed reeglid autor Mark Miodownik. Autoriõigus © 2019 Mark Miodownik. Kordustrükk Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company loal. Kõik õigused kaitstud.