半空的杯子

悲观主义者对于即将发生的事情的反应可能比乐观主义者更正确一点。

当人们说“半空的杯子”时，通常意味着这个玻璃杯里盛有等量的空气和水。

一般来说，乐观者看见的是半满的杯子，而悲观者看见的是半空的杯子，由此又引出了无数种笑话的变种：例如工程师看见的是需求两倍大小的杯子，而超现实主义者看见的是一只长颈鹿正在吃领带，等等。

但如果这杯水空的部分的确是真空那样空无一物呢？（尽管真空严格意义上来讲并不能算是空无一物，但那已经是量子语义学的讨论范畴了）

那部分真空肯定不会保持太久。但是接下来会发生什么取决于几乎没人注意到的一个关键问题：哪一半是真空的？

在我们的设想中，我们想象三个不同意义的半空玻璃杯，然后在微秒尺度上去记录它们的变化。

这三个杯子中，在中间的是传统意义上的空气-水玻璃杯；右边玻璃杯与中间相似，只不过空气部分被替换为了真空部分；左边的杯子则是下半部分为真空。

我们设想在时间 t =0 时真空瞬间出现。

在最开始的几十微秒里什么都没发生。在这一时间尺度上，就算是空气分子也几乎是静止的。

在大多数情况下，空气分子以几百米每秒的速度运动着。但在任意指定的时间段里，一些空气分子总是移动得更快。最快的一些空气分子可以突破一千米每秒，也最先进入了右边的玻璃杯。

左边杯子里的真空被障碍所环绕，所以空气分子不能轻易进入。作为液体，水像空气那样不会扩散并填充真空。然而，露在真空中的水开始沸腾，产生的水蒸气慢慢进入到了真空之中。

两边的杯子里表面的水都开始沸腾，但右边杯子在开始大量沸腾之前空气就已经涌入打断了进程。左边的杯子继续产生着一层非常稀薄的水蒸气。

在几百微秒之后，右边杯子的真空部分已经完全被空气填满。涌入的空气撞击水面，产生了一道压力波，并沿液面传导开。玻璃杯的杯沿会稍微凸出来一点点，但它吸收了冲击，并不会破碎。一道冲击波经液面反弹到了空中，并汇入了已产生的涡流中。

只用了一毫秒的时间，真空消失带来的冲击波便经过其他两个玻璃杯发散开来。在冲击波经过的时候，玻璃和水都轻微振动起来。再过了几毫秒后人耳就会听见一声巨响。

大约在这个时候，肉眼已经可以明显观察到左边的杯子向上飞了起来。

大气压试图将玻璃杯和水挤压在一起，这也是我们平常所说的吸力。右边杯子里的真空没有持续太长时间，不够将玻璃杯举起。但由于空气无法进入左边玻璃杯的真空，玻璃杯和水开始相向滑动。

水沸腾产生的少量水蒸气充满了真空。随着真空的空间逐渐变小，数量逐渐增多的水蒸气提高了水面的压强。最终，水的沸腾速度会逐渐降低，就像高气压下的水一样。

但是，水和玻璃杯运动的速度太快，水蒸气产生的这点压强已经无足挂齿。距离计时开始不到10毫秒，二者已经以数米每秒的速度做相向运动。它们之间没有了空气的缓冲——仅有一点微薄的水蒸气——水就会像一柄锤子一样重重地砸在玻璃杯的底部。

水几乎是不能被压缩的，所以这股冲击不会消散。这一瞬间作用在玻璃上的力十分巨大，将玻璃杯打得粉碎。

“水锤”效应（也是老式水龙头关水时发出的撞击声的原因）可以在击打玻璃瓶啤酒瓶口而使底部破裂这一著名的派对小技巧上看到。

当瓶底被破坏以后，它突然被外力向下推动，里面的液体没有立刻显现出吸力（大气压）的影响——与我们的设想相似——然后杯子就出现了一截豁口。真空部分其实很小，长度不会超过一英寸，但当它消失的时候，这股冲击震碎了玻璃杯的杯底。

在我们的情境中，这股力量足以击碎最结实的玻璃杯。

杯底被水流裹挟，重重地摔在桌面上，桌子上的水四处流淌，到处都是水珠和玻璃碎片。

同时，玻璃杯的上半部分仍在上升。

半秒之后，旁边的人听见了一声碎裂的声响，退缩了一下。他们不自觉地抬头盯着向上飞的玻璃杯。

玻璃杯刚好有足够的速度撞响天花板，碎成玻璃片……

……然后摔到桌子上。

得到的教训：如果乐观主义者认为玻璃杯是半满，悲观主义者认为玻璃杯水半空，那么物理学家就应该润了。

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