Hvorfor du ikke kan tage en krukke med jordnøddesmør med på et fly - og andre vildledende væsker

Hvorfor du ikke kan tage en krukke med jordnøddesmør med på et fly - og andre vildledende væsker

Det følgende er et uddrag fra Flydende regler: De dejlige og farlige stoffer, der strømmer gennem vores liv af Mark Miodownik.

Jordnøddesmør, honning, pestosauce, tandpasta og, mest smertefuldt, en flaske single-malt whisky – det er blot nogle af de væsker, jeg har fået konfiskeret i lufthavnens sikkerhedsvagt. Jeg mister uundgåeligt plottet i sådanne situationer. Jeg siger ting som 'Jeg vil gerne se din vejleder' eller 'Jordnøddesmør er ikke en væske', selvom jeg ved, det er det. Jordnøddesmør flyder og antager formen af ​​sin beholder - det er, hvad væsker gør - og så jordnøddesmør er en. Alligevel irriterer det mig bare, at i en verden fuld af 'smart' teknologi kan lufthavnssikkerheden stadig ikke kende forskel på et flydende spredningsstof og et flydende sprængstof.



Køb bogen

Flydende regler: De dejlige og farlige stoffer, der strømmer gennem vores liv

Købe

Selvom det har været forbudt at bringe mere end 3,4 ounce væske gennem sikkerheden siden 2006, er vores detektionsteknologi ikke forbedret meget i den tid. Røntgenmaskiner kan se gennem din bagage for at opdage genstande. De advarer især sikkerheden om mistænkelige former: skelner mellem våben og hårtørrere og knive fra kuglepenne. Men væsker har ikke en form. De tager bare form af det, der indeholder dem. Lufthavnsscanningsteknologi kan også detektere tæthed og en række kemiske elementer. Men her støder de igen ind i problemer. Den molekylære sammensætning af det eksplosive nitroglycerin ligner for eksempel jordnøddesmør. De er begge lavet af kulstof, brint, nitrogen og oxygen - og alligevel er den ene et flydende sprængstof, mens den anden bare er lækker. Der er et enormt antal farlige toksiner, giftstoffer, blegemidler og patogener, som er utroligt svære at skelne fra mere uskyldige væsker på en hurtig og pålidelig måde. Og det er denne argumentation, som jeg har hørt fra mange sikkerhedsvagter (og deres tilsynsførende), der normalt overtaler mig til – modvilligt – at være enig i, at min jordnøddesmør eller en af ​​de andre væsker, jeg jævnligt glemmer at tage ud af min håndbagage, er en betydelig risiko.

Den molekylære sammensætning af det eksplosive nitroglycerin ligner for eksempel jordnøddesmør.

Væsker er alter egoet af pålidelige faste ting. Mens faste materialer er menneskehedens trofaste ven, idet de antager de permanente former som tøj, sko, telefoner, biler og faktisk lufthavne, er væsker flydende; de vil antage enhver form, men kun mens de er indeholdt. Når de ikke er indesluttet, er de altid på farten, siver, tærer, drypper og undslipper vores kontrol. Hvis du lægger et solidt materiale et sted, bliver det der – undtagen tvangsfjernelse – og gør ofte noget meget nyttigt, som at holde en bygning op eller levere elektricitet til et helt samfund. Væsker er på den anden side anarkiske: de har evnen til at ødelægge ting. I et badeværelse er det f.eks. en konstant kamp for at forhindre, at vandet trænger ind i sprækker og samler sig under gulvet, hvor det kommer til ingen nytte, rådner og underminerer træstrøerne; på et glat flisegulv er vand den perfekte skridfare, hvilket forårsager et enormt antal skader; og når det samler sig i hjørnerne af badeværelset, kan det rumme sort slimet svamp og bakterier, som truer med at infiltrere vores kroppe og gøre os syge. Og alligevel, på trods af alt dette forræderi, elsker vi tingene; vi elsker at bade i vand og bruse i det og gennembløde hele kroppen. Og hvilket badeværelse er komplet uden et overflødighedshorn af flydende sæbe på flaske, shampoo og balsam, krukker med creme og tuber med tandpasta? Vi glæder os over disse mirakuløse væsker, og alligevel bekymrer vi os også om dem: Er de dårlige for os? Giver de kræft? Ødelægger de miljøet? Med væsker går glæde og mistænksomhed hånd i hånd. De er dobbelte af natur, hverken en gas eller et fast stof, men noget midt imellem, noget uransageligt og mystisk.

Tag for eksempel kviksølv, som har glædet og forgiftet menneskeheden i tusinder af år. Som barn plejede jeg at lege med flydende kviksølv, flikkede det rundt på bordplader, fascineret af dets overjordiske, indtil jeg blev gjort opmærksom på dets giftighed. Men i mange gamle kulturer mente man, at kviksølv kunne forlænge livet, helbrede brud og opretholde et godt helbred. Det er ikke klart, hvorfor det blev holdt i en sådan henseende - måske fordi det er specielt ved at være det eneste rene metal, der er flydende ved stuetemperatur. Den første kejser af Kina, Qin Shi Huang, tog kviksølvpiller for sit helbred, men døde som 39-årig, sandsynligvis som et resultat. Alligevel blev han begravet i en grav fuld af floder af strømmende kviksølv. De gamle grækere brugte kviksølv i salver, og alkymister mente, at en kombination af kviksølv og et andet elementært stof, svovl, dannede grundlaget for alle metaller - en perfekt balance mellem kviksølv og svovl, der skaber guld. Dette var oprindelsen til den fejlagtige tro på, at forskellige metaller kunne omdannes til guld, hvis de blandes i de rigtige proportioner. Selvom det viste sig at være sagens stof, opløses guld i kviksølv. Hvis du opvarmer den væske, når den har absorberet metallet, vil den fordampe og efterlade en solid guldklump. For de fleste gamle mennesker var denne proces ikke til at skelne fra magi.

Kviksølv er ikke den eneste væske, der kan forbruge et andet stof og indeholde det i sig selv. Tilføj salt til vandet, og det vil snart forsvinde - saltet er et sted, men hvor er det blevet af? Men hvis du gør det samme med olie, sidder saltet bare der. Hvorfor? Flydende kviksølv kan absorbere fast guld, men det afviser vand. Hvorfor det? Vand absorberer gasser, inklusive ilt, og hvis det ikke gjorde det, ville vi leve i en meget anden verden - det er ilten opløst i vand, der tillader fisk at trække vejret. Og selvom vand ikke kan bære nok ilt til, at mennesker kan trække vejret, kan andre væsker. Der er en type olie - perfluorcarbonvæske - der er meget ureaktiv kemisk og elektrisk. Den er så inaktiv, at du kan lægge din mobiltelefon i et bæger med perfluorcarbon-væske, og den vil fortsætte med at fungere normalt. Perfluorcarbonvæske kan også absorbere ilt i så høje koncentrationer, at det er åndbart af mennesker. Denne form for flydende vejrtrækning - indånding af væske i stedet for luft - har mange anvendelsesmuligheder, hvoraf den vigtigste er at behandle for tidligt fødte børn, der lider af respiratorisk distress-syndrom.

Væsker er anarkiske: de har evnen til at ødelægge ting.

Alligevel er det flydende vand, der har den ultimative livgivende egenskab. Dette skyldes, at det ikke kun kan opløse ilt, men også mange andre kemikalier, herunder kulstofbaserede molekyler, og dermed tilvejebringer det vandige miljø, der kræves for livets fremkomst - for at nye organismer spontant kan opstå. Eller det er i hvert fald teorien. Og det er derfor, når videnskabsmænd leder efter liv på andre planeter, så leder de efter flydende vand. Men flydende vand er sjældent i universet. Det er muligt, at Europa, en af ​​Jupiters måner, kan have oceaner af flydende vand under sin iskolde skorpe. Der kan også være flydende vand på Enceladus, en af ​​Saturns måner. Men Jorden er det eneste legeme i solsystemet, hvor meget vand er let tilgængeligt på overfladen.

Et ejendommeligt sæt omstændigheder på vores planet har muliggjort overfladetemperaturer og -tryk, der kan opretholde flydende vand. Især hvis det ikke var for Jordens flydende kerne af smeltet metal, som skaber det magnetiske felt, der beskytter os mod solvinden, ville alt vores vand højst sandsynligt være forsvundet for milliarder af år siden. Kort sagt, på vores planet affødte væske væske, og det førte til liv.

Men væsker er også ødelæggende. Skum føles bløde, fordi de let komprimeres; hvis du hopper på en skummadras, vil du mærke, at den giver under dig. Væsker gør ikke dette; i stedet flyder de med ét molekyle, der bevæger sig ind i rummet frigjort af et andet molekyle. Du ser dette i en flod, eller når du åbner en hane, eller hvis du bruger en ske til at røre din kaffe. Når du hopper fra et vippebræt og rammer en vandmasse, skal vandet strømme væk fra dig. Men strømmen tager tid, og hvis din påvirkningshastighed er for høj, vil vandet ikke være i stand til at flyde væk hurtigt nok, og så skubber det tilbage på dig. Det er den kraft, der svier i din hud, når du mave-flopper ned i en pool, og gør det at falde i vandet fra en stor højde som at lande på beton. Vandets usammentrykkelighed er også grunden til, at bølger kan udøve så dødbringende kraft, og i tilfælde af tsunamier, hvorfor de kan rive bygninger og byer ned og kaste biler rundt, som om de var drivtømmer. For eksempel udløste jordskælvet i Det Indiske Ocean i 2004 en række tsunamier, der dræbte 230.000 mennesker i fjorten lande. Det var den ottende værste naturkatastrofe, der nogensinde er registreret.

En anden farlig egenskab ved væsker er deres evne til at eksplodere. Da jeg begyndte min ph.d. på Oxford University skulle jeg forberede små prøver til elektronmikroskopet. Dette involverede afkøling af en væske kaldet en elektropoleringsopløsning til en temperatur på -4 ° F. Væsken var en blanding af butoxyethanol, eddikesyre og perchlorsyre. Endnu en ph.d. elev i laboratoriet, Andy Godfrey, viste mig, hvordan man gør dette, og jeg troede, at jeg havde fået styr på det. Men efter et par måneder bemærkede Andy, at jeg ofte lod opløsningens temperatur stige under elektropolering. 'Det ville jeg ikke gøre,' sagde han og løftede øjenbrynene, mens han en dag kiggede over min skulder. Da jeg spurgte hvorfor, pegede han mig mod laboratoriemanualen om kemiske farer:

Perchlorsyre er en ætsende syre og ødelæggende for menneskeligt væv. Perchlorsyre kan være en sundhedsfare, hvis den indåndes, indtages eller sprøjtes på hud eller øjne. Når den først er opvarmet til over stuetemperatur eller brugt i koncentrationer over 72 procent (en hvilken som helst temperatur), bliver perchlorsyre en stærk oxiderende syre. Organiske materialer er særligt modtagelige for selvantændelse, hvis de blandes eller kommer i kontakt med perchlorsyre. Perklorsyredampe kan danne stødfølsomme perklorater i ventilationssystemer.

Det kan med andre ord eksplodere.

Ved inspektion af laboratoriet fandt jeg mange lignende gennemsigtige farveløse væsker, hvoraf de fleste ikke kunne skelnes fra hinanden. Vi brugte for eksempel flussyre, som udover at være en syre, der kan æde sig gennem beton, metaller og kød, også er en kontaktgift, der forstyrrer nervefunktionen. Dette har en snigende konsekvens - nemlig at du ikke kan mærke syren, da den brænder dig. Utilsigtet eksponering kan nemt gå ubemærket hen, da syren fortsætter med at æde sig gennem din hud.

Alkohol passer også ind i kategorien gift. Det kan kun være giftigt i høje doser, men det har dræbt mange flere mennesker, end flussyre har. Alligevel spiller alkohol en enorm rolle i samfund og kulturer over hele kloden, idet den historisk har været brugt som et antiseptisk middel, et hostestillende middel, en modgift, et beroligende middel og et brændstof. Alkohols hovedattraktion er, at det deprimerer nervesystemet - det er et psykoaktivt stof. Mange mennesker kan ikke fungere uden deres daglige glas vin, og de fleste sociale funktioner kredser om steder, hvor der serveres alkohol. Vi stoler (med rette) måske ikke på disse væsker, men vi elsker dem alligevel.

Vi mærker alkohols fysiologiske virkninger, når den optages i blodbanen. Dunken af ​​vores hjerteslag er en konstant påmindelse om blodets rolle i kroppen og dets behov for konstant at cirkulere: Vi løber takket være kraften fra en pumpe, og når pumpningen stopper, dør vi. Af alle væsker i verden er blod bestemt en af ​​de mest vitale. Heldigvis kan hjertet nu udskiftes, omgås og loddes ind og ud af kroppen. Blodet i sig selv kan tilføjes og fjernes, opbevares, deles, fryses og genoplives. Og ja, uden vores blodbanker ville millioner af mennesker, der blev opereret, såret i krigszoner eller involveret i trafikulykker hvert år dø.

Men blod kan være forurenet med infektioner som HIV og hepatitis, og så kan det skade såvel som helbrede. Derfor må vi tage hensyn til blodets dobbelthed, som af alle væsker. Det vigtige spørgsmål er ikke, om en bestemt væske kan stole på eller ej, er god eller dårlig, er sund eller giftig, er lækker eller ulækker, men derimod om vi forstår den nok til at udnytte den.

Med væsker går glæde og mistænksomhed hånd i hånd. De er dobbelte af natur, hverken en gas eller et fast stof, men noget midt imellem, noget uransageligt og mystisk.

Der er ingen bedre måde at illustrere den kraft og glæde, vi opnår ved at kontrollere væsker, end ved at tage et kig på dem, der er involveret i flyvningen af ​​et fly og passagerernes oplevelse ombord. Og det er det, denne bog handler om, en transatlantisk flyvning og alle de mærkelige og vidunderlige væsker, der spiller en rolle i den. Jeg tog denne flyvning, fordi jeg ikke havde sprængt mig selv i luften, mens jeg færdiggjorde min ph.d., men var i stedet fortsat med at lave materialevidenskabelig forskning og til sidst blevet direktør for Institute of Making på University College London. Der involverer en del af vores forskning at forstå, hvordan væsker kan forklæde sig som faste stoffer. For eksempel er tjæren, som vejene er lavet af, ligesom jordnøddesmør en væske, selvom den giver indtryk af at være fast. Vores forskning har ført til invitationer til at flyve til konferencer over hele verden, og denne bog er en beretning om en sådan tur, fra London til San Francisco.

Flyvningen beskrives gennem sproget af molekyler, hjerteslag og havbølger. Mit mål er at låse op for væskers mystiske egenskaber, og hvordan vi er kommet til at stole på dem. Flyveturen tager os over Islands vulkaner, Grønlands frosne vidde, søerne spredt rundt om Hudson Bay og derefter sydpå til Stillehavets kystlinje. Dette lærred er stort nok til at rumme en diskussion af væsker fra oceanernes skala ned til dråber i skyerne sammen med de nysgerrige flydende krystaller i underholdningssystemet ombord, drikkevarerne serveret af stewardesserne og selvfølgelig flybrændstoffet der holder et fly i stratosfæren.

I hvert kapitel overvejer jeg en anden del af flyvningen, og de egenskaber af væsker, der gjorde det muligt: ​​deres evne til at forbrænde, opløses eller brygges, for at nævne nogle få. Jeg viser, hvordan væskespredning, dråbedannelse, viskositet, opløselighed, tryk, overfladespænding og mange andre mærkelige egenskaber ved væsker kan tillade os at flyve jorden rundt. Og ved at gøre det afslører jeg, hvorfor væsker flyder op ad et træ, men ned ad en bakke, hvorfor olie er klæbrig, hvordan bølger kan bevæge sig så langt, hvorfor ting tørrer, hvordan væsker kan være krystaller, hvordan man ikke forgifter sig selv ved at lave hooch, og vigtigst af alt måske, hvordan man laver den perfekte kop te. Så vær venlig, kom og flyv med mig - jeg kan love dig en mærkelig og vidunderlig tur.


Uddrag fra Flydende regler af Mark Miodownik. Copyright © 2019 af Mark Miodownik. Genoptrykt med tilladelse fra Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Alle rettigheder forbeholdes.