最初认识到这个问题的是迈克尔·法拉第(Michael Faraday),没错你是认识的那个发现电磁感应现象的法拉第,因为之前的科学家都比较全能,看见啥都想研究。
1850年6月7日,法拉第在一次演讲中做着这样的实验,将两块刚取出来的冰,按在一起,很快两个冰块就会粘连。
法拉第认为冰层表面覆盖着一层液体薄膜,也就是即将结冰的水,即使在温度远低于冰点的情况下也是如此。
当两块冰相互接触的时候,它们中间的水就会重新冻结,充当了粘连剂。但当时詹姆斯·汤姆森并不同意这样的观点,认为是两块冰在相互接触的时候,因为压力的升高导致了表面的冰融化,形成液态水膜。
并提出了冰点随压力升高而下降的线性关系表达式。他的弟弟威廉,也就是我们熟知的开尔文勋爵通过实验证实了这个说法。
这就导致了后来近100年人们通过压力融化说来解释为什么冰很滑。
詹姆斯·汤姆森和他的弟弟并没有把这个理论用来解释冰为什么很滑,而是在1886年工程师约翰·乔利根据他俩的理论提出:冰很滑,是因为压力导致了冰表面的融化。
乔利还专门根据滑冰运动员做了一些计算,乔利指出滑冰运动员冰刀的与地面的接触面积非常小,计算出的压力能够达到466个大气压,在这个压力下,冰的熔点会降低到- 3.5℃。
因此滑冰运动员的冰刀会与地面形成一层水膜。这就是冰很滑的原因。
相信你看了这个解释,会觉得很牵强,但就是这样的解释人们也相信了几十年。你看,照他这么说,低于- 3.5℃的情况下就无法滑冰了,北方的同学肯定不答应,-10、-30摄氏度照样滑。
而且我们穿平底鞋、就算躺在冰面上,这样压强够小了吧,依旧很滑。所以这样的解释漏洞很多。
不过压力会导致冰的熔点降低这个理论是真的,但不能解释冰很滑的原因,也不是冰表面水膜形成的原因。
摩擦加热说到了20世纪,也就是1939年弗兰克·p·鲍登(Frank P. Bowden)和t·p·休斯(T. P. Hughes)提出,冰表面的水膜是因为摩擦生热导致融化的结果。
为此它们还跑到了瑞士海拔3346米的冰洞中做了一系列的实验,得出了这样的结果,同样这样的说法也站不住脚。