第一讲
蜡烛：火焰—来源—结构—变化—亮度

感谢大家来听我的讲座，在接下来的几场讲座中，我打算为大家讲一讲蜡烛的故事。我以前也讲过这个主题，并且如果我可以想讲什么就讲什么的话，我希望每年都讲一次。因为蜡烛实在是太有趣了，它能帮助我们了解很多科学知识。通过观察一支小小的蜡烛，我们可以学到自然界甚至是整个宇宙运转的规律。蜡烛是我们最好的引路人，能为我们开启探索自然科学世界的大门。所以，我保证不让大家失望，一定为大家呈现一场精彩的蜡烛的故事，希望各位不要离开，听我娓娓道来。

在开讲之前，我想先说一下，虽然我要讲的内容非常重要，我们也都抱着真诚、严谨、科学的态度来学习，但是我并不打算像给大人讲课那样严肃，我会将自己视作大家的朋友，让课堂变得轻松有趣。尽管我知道我站在这里讲授的知识会传给所有人，但我仍要以青少年的口吻，为我最珍视的少年朋友们呈现这场精彩的故事。

朋友们，我们现在开讲。首先，我必须先给大家讲讲蜡烛是用什么做成的。有些用来当作蜡烛使用的材料非常稀奇古怪。大家看，我这里有几块木头和一些树枝，它们都是易燃的木材。我们可以看到这里有一个非常奇怪的东西，它是从爱尔兰的沼泽地带找到的一块木头，叫作蜡烛木。它是一种优质的木材，质地坚硬强韧，可以用作承重材料；又因为它极易燃烧，并且燃烧时会产生明亮的光，所以当地人会将它削成木屑用于引火，或制成火把用来照明。下面我用这块木头来做类比，为大家清楚地讲述蜡烛燃烧需要具备的条件：第一，它本身是一种能够燃烧的材料；第二，具备让该材料发生燃烧反应的温度；第三，源源不断的空气。具备了这三个必要条件，这一块小小的木头就可以为我们提供光和热，其实它就是一支天然的蜡烛。

但我必须给大家讲讲市面上卖的蜡烛，这里就有几支，我们通常叫它们蘸蜡。下面，我来讲一下蘸蜡的制作方法。首先准备几根棉线当作烛芯，用一个环把它们挂起来。接着，我们会将它们浸入熔化的动物油脂中，然后提出晾干，晾干后再浸入油脂，反复如此，直到烛芯周围积累了厚厚的油脂，蜡烛就制作完成了。

为了让大家了解蜡烛的各种特性，我想让大家看一下这些蜡烛，它们很小，模样很特别。以前的矿工在矿洞中会使用这种蜡烛，现在有些矿工也仍会使用。在过去，矿工要自备蜡烛照明。他们认为，这种小蜡烛要比大蜡烛更安全，不容易点燃矿洞中的瓦斯，而且小蜡烛也更加省钱，所以矿工都会准备这种非常小的蜡烛。有多小呢？20支、30支、40支甚至60支加在一起还不到一斤重。后来出于安全考虑，这种蜡烛逐渐被燧石矿灯代替，之后又出现了戴维灯[英国化学家汉弗里·戴维（Humphrey Davy）（1778—1829）发明的一种煤油灯。这种灯在矿井里点燃不会引起瓦斯爆炸，保障了矿工的安全]等各种各样的安全灯。现在大家看我手中拿着的这支蜡烛，帕斯利（Charles Pasley）上校说这是从皇家乔治号（皇家乔治号在1782年8月29日沉没于斯皮特黑德。1839年8月，帕斯利上校使用火药爆破的方法将船在水下分解后进行打捞。因此，法拉第展示的这支蜡烛受到海水侵蚀的时间超过了57年）沉船里打捞上来的。这支蜡烛已经沉入海底数十年，一直受到海水侵蚀，就算变得支离破碎，一旦点燃，它仍可以持续燃烧。一经熔化，这些油脂就会重新恢复到自然的状态，这说明蜡烛非常稳定，可以长久保存。

来自伦敦兰贝斯区的菲尔德先生（Mr. Field）为我们带来了很多精美样品，有各式各样的蜡烛和制作蜡烛需要的材料。接下来，我要讲解一下这些样品。首先，我们来认识一下板油，板油是包裹在动物内脏周围的油脂，这个是牛板油，也叫作俄罗斯牛油。在制作蘸蜡的过程中，就会用到这种牛油。后来，化学家盖-吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac）利用自己掌握的丰富的化学知识将动物脂肪转化成了硬脂酸，也就是牛板油旁边的这块。大家都知道，我们今天使用的蜡烛非常干净，不像原来的油脂蜡烛一样弄得到处油乎乎的，它燃烧时滴下的蜡油能轻松地被刮掉磨碎，不会污染任何东西。

接下来我来讲一下吕萨克制作硬脂酸的流程（脂肪由脂肪酸和甘油化合而成。石灰与软脂酸、油酸和硬脂酸结合，分离出甘油。经过洗涤后，不溶性的石灰皂被热的稀硫酸分解。熔化的脂肪酸上浮为油，倒出后再次洗净，并铸造成薄片，冷却后放置在椰子纤维垫之间，利用液压进行压缩，这样软的油酸被挤出，而硬的软脂酸和硬脂酸被保留了下来。制造蜡烛时，需要在更高温度下加压，再在热的稀硫酸中洗涤，完成进一步纯化。这些硬脂酸比原来的脂肪更硬、更白，同时也更洁净、更易燃）：第一步，在动物脂肪中加入生石灰煮沸，制成肥皂液；第二步，向肥皂液中加入硫酸去除石灰，剩下的脂肪就变成了硬脂酸，同时此过程还会产生大量的甘油（甘油是一种类似糖的物质，是动物油脂发生化学变化而产生的）；第三步，施加压力，将甘油与硬脂酸分离，分离后的硬脂酸就像白色蛋糕一样，随着压力越来越大，硬脂酸中的杂质会被甘油带出；第四步，我们将最后得到的液态硬脂酸加入模具中，制作成蜡烛。现在我手上的这支蜡烛就是经过刚刚的步骤制作出来的。

我这里有各种不同材料的蜡烛。有鲸蜡蜡烛，它是用抹香鲸的油脂制作而成的；有黄蜂蜡和精制蜂蜡制成的蜂蜡蜡烛；有一种奇特的物质叫石蜡，有好些蜡烛就是用爱尔兰沼泽泥炭中提取的石蜡制成的；此外，一位好朋友还送给我了一种日本的新型材料，也能用来制作蜡烛。

还有其他制作蜡烛的方法吗？刚刚已经给大家介绍了浸渍法，也就是制作蘸蜡的方法，接下来我来讲一下模制法，也就是用模具制作蜡烛。首先让我们假设这些蜡烛都是用可以浇铸的材料制作的。“浇铸！”你们也许会说，“有什么好假设的，蜡烛可以熔化，能熔化的东西肯定能浇铸啊。”其实并不是这样。在生产不断发展的过程中，我们通常会先尝试那些想当然的方法，但神奇的是，它们往往会行不通，最后我们想要的结果反而是通过一些意想不到的方法得到的。说回蜡烛，并不是所有蜡烛都能用模具浇制而成，纯蜡蜡烛就不可以。它的制作方法非常特殊，我稍后会简单为大家介绍一下，但不会占用太长的篇幅。总之，蜡这种材料非常易燃易化，无法浇制成型。

那么，我们先来看一下适用于模制法的材料。这里有一个架子，上面挂着许多模具。首先要用一根烛线穿过模具。这是一根已经编好的烛线，是用棉花制作的，中间由一根细铁丝支撑，并且不需要添加硼砂或者磷盐（加入硼砂或磷盐可以使烛芯燃烧的灰烬更易熔融，不会散进空气里）。我们将烛线穿到底部，用小栓子拉紧固定住，堵住模具底部，防止蜡液流出。在模具的顶部也放置了一个铁片，用于拉紧烛线，将烛线固定在模具中间。随后，我们在模具中倒满油脂。等待片刻，待模具冷却后，将多余的油脂从一角倒出，清理干净，接着再将烛线两端多余的线剪掉。现在，模具中就是我们需要的蜡烛。因为模具是圆锥形的，上窄下宽，加上蜡烛冷却后体积收缩，只需将模具倒过来，轻轻抖动一下，蜡烛就会自己掉出来。硬脂酸蜡烛和石蜡蜡烛都是用这种方法制作的。

纯蜡蜡烛的制作过程则非常奇妙。大家看，我把许多棉条挂在了架子上，用金属包裹棉条的一端，防止沾上蜡。接着，将这些棉条放入熔化的蜡液中。我们看到，这些挂着棉条的架子是可以旋转的。架子一边转，一边有人拿着一桶蜡液挨个给每根棉条涂上蜡液。涂完一轮，等蜡液完全干了，他会再从头到尾涂一轮，反复如此，直到所有棉条都裹上厚厚的蜡。当这些棉条吃饱穿暖，长胖到一定的厚度，就可以取下来放到别处去了。

感谢菲尔德先生为我们带来的这些蜡烛样品。这里有一支还只是半成品。这种半成品从架子上取下后会被放到一个石板上，搓好成型，顶部用合适的模具卡出圆锥形，底部再修剪平整。经过这样标准的整形步骤，人们可以精准控制蜡烛的重量，可以是10克、15克或其他任何需要的重量。

下面我就不花更多时间讲蜡烛的生产流程了，我们来进一步了解一下蜡烛的其他方面。我还没给大家讲蜡烛精美华丽的一面（因为有些蜡烛简直就是奢侈品）。我们这里有五颜六色的蜡烛，紫色的、红色的，各种各样新兴时髦的化学颜料都用上了。这些蜡烛的形状各异：这有一支雕工精美、古希腊石柱样的蜡烛；还有一些皮尔索先生（Mr. Pearsall）送的蜡烛，它们上面刻有精致的雕花，被点燃以后，一幅花朵捧着一团灿烂太阳的美丽画卷就会呈现在眼前。然而，这些精雕细琢的蜡烛也只是图案美观，并不实用。之所以给大家展示这些样品，是为了让大家了解各式各样的蜡烛，为大家未来创造更多新颖的蜡烛提供更多思路。但我还是要重申一下，精美的外观会牺牲蜡烛的实用性，因此做任何事都需要考虑平衡。

讲完蜡烛的外形，我们来了解一下烛火。我接下来会点燃一两支蜡烛，为大家展示蜡烛正常燃烧时的状态。我们可以发现，蜡烛和油灯有很大的区别。想要点燃一盏油灯，需要先加入灯油，再将制作好的棉条或者灯芯放入灯盏中，最后点燃灯芯即可。当火焰从灯芯顶端一路燃烧到灯油表面，火焰自然就会消失，但是灯芯顶端的火焰依然存在，会持续燃烧一段时间。现在，我敢肯定大家会有疑问，灯油本身不会燃烧，怎么跑到灯芯顶部就能燃烧起来了呢？我接下来就会为大家解答这个问题，而且，蜡烛的燃烧要比灯油的燃烧更加奇妙。蜡烛是固体物质，不需要容器去装，那这些固体物质是怎么跑到烛芯顶端燃烧起来的呢？它们又不是液体，怎么跑上去的？就算能变成液体，它们又是如何聚在一起，不四处流走的呢？这正是蜡烛的神奇之处。

大家可以感受到现场有风，这些风可能会对展示有帮助，也有可能干扰实验结果。如果我们想研究火苗，却受到外界因素的干扰，那还怎么顺利地开展研究？所以，为了更方便展示，我需要让火苗保持稳定，不让它被风吹得摇摇晃晃。商贩为了保护蜡烛不被吹灭，让蜡烛稳定地照亮绿油油的蔬菜和鲜美的鱼，发明了灯罩。这个发明充满智慧，我非常敬佩。这种灯罩被固定在滑轨上，需要的时候就可以滑下来罩住蜡烛，不需要时就可以向上滑开，吹灭蜡烛。我们也可以用这个灯罩让火苗保持稳定，方便观察，大家回家后也可以这样观察火苗。

现在，让我们来看这支正在燃烧的蜡烛。首先，可以发现火苗下方形成了一个凹槽。这是因为当空气靠近火苗时，会不断被火焰产生的热气流往上推，这样不断流动的气流会冷却蜡烛边缘的蜡，让蜡烛四周比中心的温度更低；并且火焰会不断沿着烛芯向下燃烧，将下方的蜡熔化，但此时边缘的蜡被气流冷却不会熔化，因此，火苗下方就形成了一个凹槽。如果此时有一股气流轻轻地从某个方向吹过来，火苗下方则会形成一个一边高一边低的倾斜凹槽，蜡液也会慢慢流出。我们知道，重力会将世界万物拉紧聚拢在一起，所以如果凹槽保持水平，重力会让蜡液保持水平；如果凹槽歪向一边，重力则会拽着蜡液从较低一侧流出。所以，火苗下方能形成水平整齐的凹槽，是因为蜡烛周围各个方向有均匀的气流，不断冷却蜡烛边缘，让周围的蜡保持相同的温度。不难看出，燃烧时不能形成水平凹槽的材料是做不了蜡烛的——除了刚刚讲到的爱尔兰蜡烛木，因为它自身可以燃烧，还能像海绵一样储存燃料。所以，现在你们应该能理解，为什么我刚才说精致漂亮的蜡烛实用性不强。因为它们形状不规则，表面不平整，无法形成水平的凹槽，而这种凹槽是蜡烛能够持续稳定燃烧的关键。我们使用一支蜡烛，最看重的应该是它的实用性，而不是美丽的外表。装饰精美、形状奇特的蜡烛并不好用，是因为不平整的边缘会使蜡烛周围的空气无法均匀上升，火苗下方无法形成水平的凹槽，这样熔化的蜡液就会从各个豁口或某一侧流出。在日常生活中，大家可能发现过下面的现象，如果没有，我相信以后你们会留意到。它很好地向我们说明了蜡烛燃烧时空气是如何上升的。蜡烛燃烧时，有蜡液从一侧流出，这些蜡液冷却凝固使得这一侧比其他地方更厚。随着蜡烛继续燃烧，蜡液不断从这一侧流出，逐渐在此处形成了新的蜡块，因此这个部位比蜡烛的其他部位更高更鼓，空气在这里流动的速度就更快，温度也就更低，更不容易熔化。

综上来看，我们在制作蜡烛中犯过很多错误，在其他事情上也是这样，但这些错误非常关键，它们让我们发现了之前从未注意到的事，拥有了宝贵的经验，而这些经验或许就会通向真正的成功。大家都是带着科学探索的精神来到这里的，所以，我希望未来无论何时，当我们发现一个实验的结果，尤其是前所未见的结果时，应该问：“是什么原因？为什么会这样呢？”随着时间的推移，有朝一日，我们终会找到答案。

下面我们来了解蜡烛的另一个特性。这个特性也会回答另一个问题：蜡液是如何从凹槽一步步爬到烛芯顶端燃烧的呢？我们会发现，不论是蜂蜡蜡烛、硬脂酸蜡烛还是鲸蜡蜡烛，它们的火苗都不会向下蔓延把整支蜡烛都熔化掉，而是乖乖地待在烛芯顶端，它们与下方凹槽中的蜡液保持着距离，并且不会熔化蜡固体的边缘。蜡烛完美地为我们展示了什么是和谐，它的各个部分都互相协调，相辅相成，我很难找到比它更和谐的物质了。我们知道火焰威力巨大，很难控制，一旦靠近蜡烛，蜡烛就会熔化，面目全非。所以这样一种易燃物质居然能慢慢燃烧，而不是被火焰瞬间吞噬，简直不可思议。

那么，火焰又是如何源源不断地获取燃料的呢？其实是因为一个神奇的现象，叫作毛细引力（毛细作用决定液体在毛细管中上升或下降，毛细管既可以吸引液体，也可以排斥液体。如果将一根两端开口的玻璃管插入水中，水会立即在管中上升，远高于外部水平。如果插入汞中，则会表现出排斥而不是吸引，汞在管中的液面会低于管外的液面）。“毛细引力！”你们也许会说，“细细的毛还能有引力？”过去人们发现细小的毛发能吸取液体，就起了这么个名字，然而他们并没有弄清楚真正的原理，其实并不是毛发能吸取液体，而是液体对毛发有吸引作用。不要太在意这个名字，也先不深究这个引力，我想说的是，正是由于毛细引力，蜡液才能够一步步爬上烛芯顶端，储存在烛芯中，并且持续地进入火焰中心，维持燃烧反应。

现在，我要给大家举几个毛细引力的例子。毛细引力，又叫毛细作用，可以让两种互不相溶的物质结合在一起。当我们洗手的时候，会用水把手全部打湿；如果想要洗得更干净，还会打上一点肥皂吸走脏污，这时手也是湿的；最后发现脏东西被冲走了，我们的手却还是湿的。这就是毛细作用的结果。如果我们的手洁净干燥，不是油乎乎的话（不过日常生活中手难免会油乎乎的），将手指放入温水中，水就会顺着手指向上爬高一段距离，尽管我们平时很难留心观察到这个现象。

请再看我的另一个演示，我准备了一根盐柱，它里面有很多细小的孔洞，并且把它放在一个盘子中间；我还准备了一壶液体，它不是纯净水，而是饱和状态的食盐水。所谓饱和，就是说这些水中溶解的盐已经足够多，无法再溶解更多的盐了。所以，接下来发生的现象就不能说是盐柱溶解导致的。我们可以将盘子看作蜡烛，盐柱看作烛芯，盐水看作熔化的蜡液。为了方便观察，我将饱和盐水染成了蓝色。现在我将盐水倒在盐柱底部，大家会发现，盐柱在不断被染成蓝色，证明盐水在一点点向上攀升。假设盐柱不倒，下方的盐水能一直升到盐柱顶端。如果倒入的液体是可燃的，而我们又在盐柱顶端插入了烛芯的话，等到液体进入烛芯，我们就可以将它点燃。能够一起观察这些神奇现象，揭开它们的神秘面纱，真是太有趣了。

我们洗完手，用毛巾把手擦干，同样利用了毛细作用，让手上的水吸附在毛巾上，烛芯被蜡液浸湿的原理也是相同的。我见过一些粗心的朋友，洗完手胡乱擦一擦，随手把毛巾搭在盆边就不管了。结果没过多久，毛巾就把脸盆里的水吸走，滴到了地板上。这是因为我们把毛巾的一端放在水里，另一端搭在盆外，这样毛巾就恰好形成一个虹吸管，引发了虹吸现象[据我们所知，已故的萨塞克斯公爵（Duke of Sussex）是第一个利用这一原理的人。他用这种方法清洗虾身体里的脏东西。他把扇形尾巴部分拔掉后，将尾巴放在一个装有水的玻璃杯中，让虾头悬挂在杯外，水会通过毛细作用被尾巴吸上来，并会持续从头部流出，直到玻璃杯中的水位下降到尾巴不再浸入水中为止]。我还准备了一个用铁砂网制作的管子，并在其中装满了水，我们可以利用它清晰地观察液体和固体之间的相互作用。铁砂网和棉芯、棉布有相似的性质，液体都会吸附在它们的表面。其实有一些烛芯也是铁砂网制作的。大家能看到这个管子有很多细小的孔洞，假如我从上面倒点水下去，它马上会从底部流出来。

那么大家思考一下，这根管子现在的状态是什么样的？它里面有什么？它们为什么能待在里面？这些问题肯定会让大家困惑好一会儿。其实，管子里是装了水的，但是我们发现倒进去的水又会从下面流出来，就好像管子是空的。为了向大家证明它是装满水的，现在我把水全都倒出来。之所以会出现刚才的现象，是因为铁砂网装满水以后，能够锁住里面的水。为什么能锁住水呢？因为铁砂网被水打湿后，液体吸附在孔洞上，又因为孔洞很小，水分子间的引力非常强，这样虽然管上有很多洞，但是水填补了空隙，形成一层薄膜，防止管中的水从孔中流出。同理，烛芯吸引熔化的蜡液，蜡液又通过自身的分子间引力不断吸引更多的蜡液向上爬升，达到烛芯顶端供火焰燃烧。

还有一个毛细现象的例子。这儿有一根芦苇，有时我在街上会看到一些小男孩模仿大人的样子，点燃一根芦苇，假装自己在抽雪茄（这对身体很不好，你们可千万别学）。他们能把烟吸到嘴里，正是因为芦苇中间能够透气，产生毛细作用。如果我将这根芦苇放进一个装莰烯（kǎn xī，可以用于合成樟脑，总体性质与石蜡相似）的盘子中，莰烯就会像刚才的蓝色盐水一样爬上芦苇的顶端。因为芦苇外部没有孔洞，所以莰烯只能从中间穿过到达另一端。当莰烯到达芦苇的另一端后，点燃它，这样就做成一根芦苇蜡烛了。液体在芦苇中上升和在蜡烛的棉芯中上升都是毛细作用的结果。

现在，我们来想一下，为什么火焰没有将凹槽中的蜡液烧掉呢？原因是，熔化的蜡液阻止了火焰向下蔓延。如果我们将蜡烛倒过来，蜡液就会流到烛芯上，浇灭火焰。那么蜡液为什么会一直留在凹槽中呢？因为火焰无法瞬间加热所有的蜡液，使它们达到可以燃烧的温度。然而，如果我们正常放置蜡烛，蜡液沿着烛芯一点点爬上顶端，火焰就会有充足的时间把蜡液加热，使蜡液燃烧起来。

要想全面地了解蜡烛的科学原理，还有一点也得掌握，那就是蜡液的汽化现象。下面我将做一场简单有趣的实验来帮助大家理解。如果吹灭蜡烛，你会看到一缕白烟升起。有时候，大家吹灭蜡烛时会闻到一股难闻的气味，就是这缕白烟散发的。但是如果我们采用一种特殊的方法，就可以清楚地观察到白烟是由蜡液转化成的。下面我就用这种方法吹灭一支蜡烛。我会用我的呼吸，轻轻地吹灭蜡烛，以免扰动周围的空气。随后我拿着一根点燃的木条，放到距离烛芯两三厘米的地方。接着就能看到，火焰被重新点燃，顺着白烟一路回到了烛芯上。我必须干净利落地操作，才能点燃这缕白烟，否则温度过低，蒸气会凝结为液体或固体；又或者扰动太大，白烟就飘散在空气中。

接下来，我们来认识一下火苗的形态。我知道大家都想深入了解蜡烛顶端的火焰，因为唯有火焰才能绽放如此灿烂的光芒。我们知道，金与银闪闪发光，而红宝石和钻石这样的珠宝更是璀璨夺目，但是它们能比火焰更耀眼吗？火焰可以照亮黑暗，而钻石会在夜晚黯然失色，就算发出光泽，也只不过是折射火焰的光芒罢了。蜡烛自身就可以发光，既照亮自己，又照亮他人。现在，我们一起观察下灯罩中的火焰。它稳定均匀，一般会呈现出图3中的模样，但形状会受到空气流动和蜡烛尺寸的影响。

火苗一般呈现出水滴形，顶部比底部更亮，烛芯位于火苗的中间。火苗底部燃烧得不如顶部充分，所以底部要比顶部更暗淡。我这里这张图片（图4），是很多年前科学家胡克（Robert Hooke）做研究的时候画的，其实画的是一盏油灯的火焰，但是和蜡烛的火焰很相似，在这里也适用。我们可以将蜡烛火苗下方的凹槽看作油灯的油碟，将熔化的蜡液看作灯油，将烛芯看作灯芯。胡克的画中，深色的部分是蜡烛的小火苗，小火苗周围的虚线代表的是火苗周围不断上升的物质，我们看不到它们，如果你之前不熟悉蜡烛，或者没听过我讲的蜡烛知识，你不会知道它们到底是什么。这些虚线代表的其实是火苗周围流动的空气。它们对火苗来说非常重要，因为火苗必须获得空气才能持续燃烧。蜡烛的火苗周围会形成一股气流，拉着火苗，我们现实中观察的火苗能呈现出水滴形就是因为气流将火苗拽出了一定高度，就像胡克图中展示的一样，气流其实比火苗高出一大截。如果你想观察到这股气流的话，可以在阳光下点燃一支蜡烛，然后让蜡烛的影子投射在一张白纸上。这时，你就可以在白纸上观察到火焰周围的上升气流，它不断地向上拉扯火焰。此时我们不禁会感叹，用一张白纸居然能看到火焰的影子，要知道火焰可是会释放大量光芒，让其他物体产生影子的东西。现在，我将用一盏电灯模拟阳光，可以看到，这盏灯的亮度非常高。接下来，我将蜡烛放在电灯和一块屏幕之间，蜡烛的影子就会投射到屏幕上。我们可以观察到蜡烛和烛芯的影子，还能看到一块非常暗的部分和一块比较亮的部分，如图4所示。神奇的是，火焰影子中最暗的部分其实是火焰燃烧中最亮的部分。我们还可以在屏幕中观察到上升的热气流，也就是胡克图中画的虚线部分，这些上升气流能够向上推动火焰，为火焰提供空气，冷却火苗下方凹槽的边缘。

为了让大家更清楚地观察火焰是如何因气流向上或向下的，现在我再来做一个实验。接下来，我会点燃一团火焰，虽然点燃的不是蜡烛，但我相信大家已经具备了类比与总结的能力，可以从中得出蜡烛火焰的结论。除此之外，我还将用面前的这个小装置，把向上的气流改变为向下的气流。刚才我说过，这不是蜡烛的火焰，而是酒精点燃产生的火焰，因为酒精燃烧不会释放太多烟雾，更方便观察。我还在酒精中加入了一种物质，能让火焰变色（酒精中加入氯化铜会产生美丽的绿色火焰），这样大家就能更直观地观察火焰的运动轨迹了。现在实验开始，我们点燃酒精，产生火焰，可以看到在空气中，火焰自然地向上燃烧。因为之前讲过，大家现在已经知道，一般情况下火焰是被气流拉扯而向上燃烧的。但是接下来，我会改变气流，向下吹这束火苗，这样我就可以让火苗钻进这个图中的管道里。

本场讲座就要结束了，在做总结之前，我还会给大家展示一种灯，它的火苗朝上燃烧，烟雾却往下飘；还有另一种灯，火焰朝下燃烧，烟雾却往上飘。这说明，我们如今已经有改变火焰方向的能力了。

另外还有几点内容，也需要向大家解释一下。现在这几支蜡烛的火焰形状各不相同，是因为它们周围的空气都朝着不同的方向流动。但是如果需要的话，我们可以采取办法将火焰稳定住，不让它激烈跳动，如果我们想要深入研究火苗，还可以给它拍张照片，把它固定在某一瞬间。当然，这只是我想说的其中一点，下面还有更多的内容。如果我点燃一团巨大的火焰，它的形状会瞬息万变，你能看到无数分裂出来的火苗，那场景相当壮观。

接下来，我会用另一种燃料点燃一团火，这种燃料和蜡烛的蜡油相似，完全可以替代蜡油。这里放着一大团棉花，我会把它当成烛芯点燃。现在，我将酒精倒入这个棉球，然后点燃它。思考一下，这个棉球点燃后和普通的蜡烛有什么区别？为什么会有这样的区别？现在我来揭晓答案：这团酒精棉球产生的火焰更加充满生机，更加绚烂夺目，它绽放出的生命力完全不同于一支小小的蜡烛。大家可以看到许多分裂出来、不断跳跃的火苗，我们也可以叫它们火舌。这团火焰与蜡烛的火焰一样，自下而上燃烧，但是我们在蜡烛的火焰上看不到这些分裂出的小火舌。为什么会这样呢？我必须解释清楚这个问题，因为只有完全理解其中的道理，才能听懂后面要讲的内容。为了讲清原理，我会给大家做一场实验，边演示边讲解，不过我相信有人之前已经做过这个实验了。

接下来，我要做的就是火中取物的游戏（19世纪英国和美国圣诞节夜晚流行的游戏，人们从燃烧着白兰地酒的盘子中抢葡萄干吃），我认为，没有什么实验能比这个游戏更清楚地展示火焰形状不断变化的原理了。首先，找一个盘子，准备一些葡萄干放入盘中，按照游戏规则应该再准备一些白兰地，但是这里没有，所以我会用酒精代替。接着，将酒精倒入盘中点燃，现在我们是不是就可以将盘子比作蜡烛上的凹槽，酒精比作蜡油，葡萄干比作烛芯了呢？现在，我点燃盘中的酒精，大家可以看到火焰分裂出很多火舌，这其实是因为空气从盘子的边缘流入火焰，使火焰分出很多小火苗。为什么会这样呢？这又是因为，空气气流很强，火焰的运动很不规则，气流无法均匀稳定地进入火焰之中，所以火焰会快速跳跃，变换形状，形成不同的小火舌，并且每个火舌都是互相分离、独立存在的。其实，我可以说每一个火舌都是一支蜡烛。你们可能觉得难以理解，因为同一时间能看到许多火舌一起出现，而这团火焰也有一个整体的形状。事实上，火焰的形状在不断地变化，这火焰从来就不是一个整体，不是你看到的一大团形状。它其实是由各个瞬间闪现的火苗组成的整体，只不过火苗交替出现的速度太快，肉眼无法瞬间识别。之前我给大家展示过一束火苗的样子，分析过它的特性，大家在图片中也能看到它的各个部分。但是它们此消彼长，瞬息万变，我们无法用肉眼捕捉每个单独的火苗，因此在我们看来，它们就是一下全部冒出来，形成了一整团火焰。

很遗憾，火中取物的游戏只能先讲到这里，这节课要结束了，我不能再占用大家更多的时间了。这对我而言也是一个教训，接下来我尽量不在无关紧要的例子上浪费时间，而是着重于讲座的主要问题——蜡烛的科学原理。