一次失誤 + 一次拖延 = 一個新發現

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　　這個故事要從幾年前提及。幾年前，<strong>卡馬薩</strong>（Roberto Camassa）和<strong>麥克勞克林</strong>（Richard McLaughlin）兩位教授負責的應用數學和海洋科學流體聯合實驗室正在爲一次貴賓參觀準備演示實驗。兩位教授專一於分層流體的研究，他們打算展現一個並不複雜但很受歡迎的「客廳小把戲」：只要鹽水因爲密度差別而均勻分層，扔進鹽水中的小球會在沉入底部的過程當中「彈跳起來」。
　　但負責實驗的研究生在設置下層流體的密度時犯了錯。小球「彈跳」後浸沒懸浮在水中，並無沉到底部。
　　麥克勞克林教授回憶說：「而後我作了一個很好的決定，暫時沒有收拾爛攤子。」他告訴那個研究生：「回家吧，咱們以後再收拾。」到了次日早上，這些球仍然懸浮在液體中，但它們開始聚在一塊兒，彷佛是毫無理由地自行彙集起來。 
　　這個現象引發了科學家的極大興趣。他們最終找到了現象背後的潛在機制，固然，整個發現的過程包含了兩年多的基準實驗研究和大量的數學知識。
　　在 12 月 20 日的《天然通信》上，他們報道了這種新的現象及其背後機制，這種現象產生了一種流體力，<strong>可以移動浸沒在因爲密度不一樣而分層的流體中的微粒，並將它們聚攏在一塊兒</strong>。這一突破爲微粒如何在湖泊和海洋中積聚提供了一種新的解釋，這一發現或許能夠應用在定位生物熱點、清潔環境，甚至分類和包裝等多個方面。
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　　在流體系統中，物質如何在重力做用下沉降和彙集是一個普遍而重要的研究領域，它對人類和地球都有重要的影響。海洋等許多天然水體中都存在穩定的密度分層。在海中，有一種名爲<strong>海洋雪</strong>（marine snow）的現象，它指的是有機物碎屑會不斷地從上層水域沉降到深海中去。養分豐富的海洋雪不只對全球食物鏈相當重要，並且這些碎屑最終堆積在海洋深處，造就了地球上最大的碳庫，那裏也是地球碳循環中最不爲人所知的組成部分之一。與此同時，隨着環境污染，人們也愈來愈擔憂在海洋中漂浮的微塑料對環境形成的影響。
　　長期以來，人們一直認爲海洋微粒的堆積是偶然碰撞和附着的結果。可是，根據這項新的研究，一種徹底不一樣且出乎意料的水中機制正發揮着做用。在這篇論文中，研究人員證實懸浮在具備密度梯度的液體中（如在因爲鹽度差別而分層的海水中），微粒會表現出兩種之前未被發現的行爲。
　　首先，微粒在沒有靜電吸引或磁吸引的狀況下，會自行彙集組合在一塊兒，或者對於微生物來講，在沒有鞭毛或纖毛等推動裝置的幫助下，它們會自行彙集。其次，微粒不須要任何粘合劑或其餘粘協力就會彙集在一塊兒。它們造成的團越大，吸引就越強。
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　　容器裏裝有密度不一樣的分層的鹽水，上層是密度更低的淡水。微塑料珠被扔進容器中，這些塑料珠被重力向下拉，同時被浮力向上推。當它們懸浮在水中時，在浮力和平衡鹽水濃度梯度的擴散做用的相互做用下，塑料珠周圍的水產生流動，致使塑料珠開始緩慢地移動。
　　然而，塑料珠並非隨機移動。最初孤立的塑料珠感覺到一種相互吸引的力量，先在局部造成了團。同時這些局部的小團相互吸引，看起來它們好像開始了本身的「拼圖遊戲」，正努力填滿拼圖。隨着團愈來愈大，流體力也逐漸增長。最終這些微塑料珠造成了一個大圓盤的形狀。 
　　經過實驗和一系列計算及模擬，科學家發現了這個以前未知的第一性原理流體動力學現象，這爲理解物質在環境中的組織方式打開了新的大門。
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　　在河口和深海等高度分層的水體中，從數學上理解了這一現象或許可讓科學家模擬和預測生物熱點的位置，包括找到商業魚類或瀕危物種的覓食地。利用這一現象，也許還有機會發展出更好的方法來定位海洋中的微塑料，甚至從深海發現石油。或者在工業規模的流體實驗室實驗中，這個機制也能夠用於對不一樣密度的材料進行分類，例如分類不一樣顏色的可回收碎玻璃。
　　麥克勞克林說：「咱們多年來一直在研究分層的流體系統，一般是研究物質經過分層系統中的行爲。這項發現是我職業生涯中遇到的最興奮的事情之一。」