文與圖／許良榮

這個實驗非常的神奇，我們都知道不同的液體被攪拌混合之後，很難再變回原本的樣子，但透過這次實驗，卻可以讓它們重新回到原本的樣子，彷彿時光倒流一般，這到底是怎麼做到的呢？就讓我們來做個小實驗吧！

器材：

透明杯子（大小各一）、洗碗精或甘油、食用色素（紅、藍、綠各一）、滴管、長尾夾。

操作步驟：

1. 完成的裝置如圖一，有一個較小的杯子放置於大杯子裡面，大杯子的杯口夾了四個長尾夾。大小杯子之間的空隙以洗碗精（或甘油）填充，最後滴入三種顏色的食用色素各一滴（間距約一公分）。

2. 實驗開始，一手固定大杯子，一手旋轉上面的小杯子（如圖二），只見三種顏色的色素開始混合。繼續旋轉，色素的顏色幾乎都混合在一起了（如圖三）。

3. 旋轉約兩圈後，接著反方向旋轉（如圖四），仔細觀察色素的顏色有何變化？當反方向旋轉小杯子回到原來的位置時，色素幾乎又回到原來的分離狀態（如圖五），一般來說，顏色混合之後，就無法自行回到原狀，這到底是怎麼做到的呢？

準備過程：

1. 首先準備兩個不同大小的杯子，兩個杯子的大小不能差異太大。小杯子放入大杯子中，間距避免超過零點五公分，而且小杯子最好是筆直的圓筒狀。

2. 將洗碗精（或甘油）倒入大杯子，約達三分之一的高度，再將小杯子放入大杯子中，如圖六。（注意：倒入洗碗精時，盡量沿著杯緣緩慢的倒入，避免產生小泡泡。）

3. 在大杯子杯口的前後左右，分別夾上一支長尾夾，以隔開小杯子，讓杯子之間有固定的間距（如圖七），鳥瞰圖見圖八。

4. 檢查洗碗精（或甘油）的高度，如果太少（例如高度不到大杯子的三分之二），可再倒入一些洗碗精。（注意：避免洗碗精接觸到長尾夾。）

5. 準備三個小杯子，分別倒入約十毫升的洗碗精，再分別滴入三種顏色的食用色素各兩滴，充分攪拌。完成後，以滴管吸取各顏色的色素，插入圖七裝置的洗碗精中，深度約一～兩公分，滴入一滴即可（如圖九）。依序將三種色素滴進大杯子的洗碗精中，就完成了準備工作。

原理：

一般而言，流體（例如空氣或自來水）在流動時，流體內部各質點的運動方向並不一樣，而成為一種亂流（turbulent flow，或稱為擾流），如圖十上方。亦即流體向前流動時，形成很多細小漩渦，方向混亂。但是如果當流體在流動時，各質點之間互相平行，各層之間不會互相干擾，則成為一種「層流（laminar flow）」，如圖十下方。本實驗的操作就是製造出「層流」的效果，亦即當旋轉小杯子，讓洗碗精流動，色素在洗碗精中跟著流動時，並非隨意方向的運動，而是相互平行的運動。當小杯子反方向旋轉，色素就跟隨著反方向平行運動回到原來的位置了。

要形成「層流」有一些特定的條件，通常流體的「黏度」愈大、「流量」與「流速」愈小，愈容易形成層流，這也是為什麼本實驗使用黏度較大的洗碗精（或甘油）的原因。

叮嚀的話：

1. 隔開大、小杯子的長尾夾，建議不要使用太小的長尾夾，以確定讓小杯子在旋轉時，與大杯子能保持固定的間距。

2. 旋轉小杯子時，避免旋轉太快，因為流速與流量愈小，愈容易形成層流。

3. 將洗碗精倒入大小杯子之間時，注意不要產生小泡沫或是空氣泡泡，以免妨礙洗碗精的流動性。