冰是固體，穿冰鞋滑過固體表面，如混凝土、木頭、玻璃等，多半會產生刺耳的聲音，並且跌跌撞撞，挺不優雅。

教科書上過去常見的解釋，其實是錯誤的。冰有許多還沒解開的謎，滑只是其中之一。除了日常所見會滑的冰，還有約十二種其他形式的冰，專家猜想，其中有些存在於地球熾熱的內部，或在冥王星表面。科學家預期，今後幾年還會發現許多變體。

威斯康辛州艾普頓市勞倫斯大學化學名譽教授羅伯特．羅森伯格說，冰「是非常神秘的固體」。羅森伯格博士在12月號「今日物理學」寫了一篇文章，探討冰的滑溜特性，因為他不斷遇到對此問題的錯誤解釋，這個錯誤的解釋可以追溯到一百多年前。

這個解釋利用水一個不尋常的性質：固態的冰密度小於液態的水。這是冰浮在水上的原因，而一塊凍結的酒精（溫度冷到攝氏零下114度）會沉到一杯液態酒精底下。冰的密度較低也表示，冰受到壓力，其融化的溫度會降到正常融溫攝氏零度以下。

根據經常為人引用但不正確的解釋，冰鞋下的冰所以滑溜，是因為冰刀的壓力降低了最上一層冰的融化溫度，冰融化，冰刀就滑在一層薄薄的水上。

羅森伯格說：「你若問起，他們還是這麼說。教科書充斥這種解釋。」

他說，但這種解釋說不通，因為壓力融化效應很小。一個70公斤的人穿冰鞋站在冰上，對冰施加的壓力只有每平方公分3.5公斤。（典型的冰刀，刀刃寬約三分之一公分，長約30公分，刀刃面積近10平方公分，兩片冰刀近20平方公分。）這種壓力只使融溫降低少許，從攝氏零度降到零下0.017度。但是，滑冰人在冷得多的溫度下也很容易滑倒。

壓力融冰論也無法解釋為何有人穿平底鞋，鞋底面積大得多，而所施壓力更小，在冰上也會滑倒。

已有兩個替代解釋出現。一個現在較多人接受的解釋引用摩擦原理：冰刀或鞋底在冰上摩擦，冰受熱而融化，造成滑滑的表層。

另一種解釋認為，冰的表面可能本來就光滑。這個論點主張，冰面的水分子較會震動，因為其上沒有分子協助它們穩定，因此就算溫度遠低於冰點，它們仍是未凍結的液態。

科學家爭辯究竟是摩擦還是液態層扮演的角色較重要。

冰本身有個液態層的想法，最早由物理學家麥可．法拉迪在1850年提出。他將兩塊冰互相擠壓，結果冰塊融合在一起。法拉迪說，液態層不再位於表面時，會凍結成固態。

1996年，勞倫斯柏克萊實驗室科學家加波．索莫傑用電子轟擊冰的表面，觀察電子如何彈開，產生一種模式，在溫度低到零下148度時，至少部分看來是液體。兩年後，一組德國科學家用氦原子撞擊冰，他們找到的結果，與證實勞倫斯柏克萊實驗室的發現相符。

索莫傑說：「水層絕對是冰本身就有的。」

他說，這項發現符合一個簡單的觀察：摩擦不可能是滑溜的唯一解釋。他又說，人只站在冰上，並無摩擦產生的熱，「冰仍然很滑」。

但索莫傑的同事米克爾．沙莫隆質疑冰本身有液態層，是導致冰滑溜的重要原因。2002年，沙莫隆和幾位同事拖著類似小唱針的原子顯微鏡尖端掃過冰的表面。

他說：「我們發現，冰的摩擦力非常大。」也就是說，冰其實不是那麼滑。

沙莫隆說，這個發現顯示，冰的最上層雖可能是液體，但這液態層太薄，對滑貢獻不大，只有接近融點時例外。依他的觀點，摩擦是冰會滑的主要理由。

不過沙莫隆承認，他無法確切證明自己的觀點正確。

他說：「真不可思議。都已2006年了，我們還在談這檔事。」（呂理甡譯）

關鍵字句

今天，科學昌明，世上還有不少看來不是那麼困難的物理現象未解，本文談物理學家are still searching for a simple answer to a simple question（仍在為一個簡單的問題尋找一個簡單的答案）。標題提出一個mystery（奧秘），有個介詞要注意，這mystery何在？on ice（在冰上），因此，本文不是討論冰這東西本身，而是冰「上」的問題，亦即冰為什麼slippery（是滑的）。

第三段首句說，教科書裡一個常見的解釋turns out to be wrong（居然是錯的）。這個解釋可以直接稱為 a textbook explanation。

全文說滑道溜，主要使用兩個字：slide與slip，兩者有別，一定要留意。slide是單純的滑動，重點在輕、悄、漸，to slide on ice（溜冰），把字條（note）暗暗塞進人家手裡，即用slide，他如流年暗換，是time slides。

另一方面，slip是比較突然、意外或動作較重的slide，因此在冰上滑跤、滑倒，只能用slip，如to slip and fall on ice。從實際上的失足，可以引申到人生或事業上的失足、失策，還有a slip of the pen（筆誤），a slip of the tongue（失口，說溜嘴），佛洛伊德學派的心理分析理論說，slip of the tongue 是潛意識念頭的外現。讓時光溜走之溜，當用slip，如he lets monthsslip away without doing anything。

文章中段提出冰會滑人的兩種解釋，one invokes friction：其中一個援引、引用摩擦原理。invoke原意是向神禱求，to invoke the gods，另一意思是援引法律、理論，to invoke the law。此字有別於evoke 。evoke常用於喚起念頭或回憶，另一個意思是召魂，乞靈於鬼神。浮士德不滿於知識有涯，希冀全知全能，三更半夜召喚鬼靈請教秘訣賣靈魂，就是to evoke the spirits。

（彭淮棟）

【2006-03-06/聯合報/B6版/UNITED DAILY NEWS】