博文
春蚕到死丝方尽
精选
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—漫话液体的拉丝现象
王 振 东
相见时难别亦难，东风无力百花残。
春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。
晓镜但愁云鬓改，夜吟应觉月光寒。
蓬山此去无多路，青鸟殷勤为探看。
这首脍炙人口的七言律诗，是唐代诗人李商隐（约813—858）所作的《无题》。由于此诗早已脍炙人口，所以被选入包括《唐诗三百首》在内的各种唐诗选本之中。“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是这首七律中最有名的两句。后人常用这两句来赞美人间忠贞不逾的愛情，歌颂心目中的英雄人物和人类灵魂工程师那种“鞠躬尽瘁，死而后已”的崇高精神。可是当您诵读“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”时，是否曾想到，在这名句之中，也蕴含着十分有趣的力学现象。
李商隐诗中并没有明确说蚕丝是怎么形成的，但是从古至今，一直有人根据头脑中的“常识”，想当然地认为，蚕丝是从蚕的嘴里“吐”出来的。如唐代诗人于濆所写的《野蚕》：
野蚕食青桑，吐丝亦成茧。无功及生人，何异偷饱暖。
我愿均尔丝，化为寒者衣。
与蚕丝成茧类似的现象，还有蜘蛛以丝结网。另一位唐代诗人苏拯的《蜘蛛谕》写道：
春蚕吐出丝，济世功不绝。蜘蛛吐出丝，飞虫成聚血。
蚕丝何专利，尔丝何专孽。映日张网罗，遮天亦何别。
倘居要地门，害物可堪说。网成虽福已，网败还祸尔。
小人与君子，利害一如此。
在现今的报刊及文学著作中，也经常可见到蚕“吐”丝，蜘蛛“吐”丝的说法。
我国当代文学家周汝昌先生称“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”这一诗句，有“惊风雨的境界，泣鬼神的力量”，并对此诗句作过精彩的注释：“春蚕自缚，满腹情丝，生为尽吐；吐之既尽，命亦隨亡。绛蜡自煎，一腔热血，爇而长流；流之既干，身亦成烬。有此痴情苦意，几于九死未悔，方能出此惊人奇语。”对于如此精美的注释，笔者亦颇欣赏，但从力学的观点可以提出这样的问题：蚕丝究竟是怎样形成的，是蚕从嘴里“吐”出来的吗？
蚕丝是拉出来的
现代科学对蚕丝形成的过程，已有了明确的认识。蚕卵孵化成议蚕后，在25—30天内经过5个龄期，蜕4次皮，发育成5龄蚕。5龄蚕食桑6—8天后停止食桑，皮肤透明，成为熟蚕。这时蚕腹的丝腺内充满了由于化学反应形成的黏液体——蚕丝的原料，亦称为丝液。“后部丝腺”是合成丝蛋白的地方，“中部丝腺”是贮存丝蛋白的胶质溶液（即丝液）的地方。
蚕的丝腺（贮存丝液的地方）
蚕茧
让我们仔细观察一下蚕出丝的动作。蚕将嘴里的丝液粘到某物体上（丝液中的丝胶起着“粘”的作用），然后蚕的头按照8字形左右摇摆，摇晃着把丝液拉成丝线，靠丝线表面上剩留的丝胶将丝线粘到茧的内侧，这样就慢慢地做成了茧。
有人作了这样的试验：让一个粘着丝液的物体也隨着蚕的脑袋一起摆动，那么从蚕的嘴里就“吐”不出丝线来了。也就是说，如果蚕的脑袋不摆动，丝线就不会“吐出来”。而如果拿往丝线头抽拉，可以连续不断地拉出丝线来；如果你用剪刀将丝线剪断，蚕就不能再继续拉丝了，于是它的脑袋就在空中摇晃着，试图再找一个拴线的地方拉丝。这个试验说明：蚕丝不是“吐”出来，而是“拉”出来的。
蚕拉丝图
养蚕的农家儿童常捉蚕来玩。捉一条又肥又大的即将做茧的蚕，揑住它的头尾，猛地一下左右拉开，这时头尾分离了，而从蚕腹中却拉出一条直径约1毫米、长约30厘米的透明结实的丝线。如果慢慢地拉就不行了，蚕体被拉断后，其体液滴滴嗒嗒地流出来，什么也得不到。
为什么快拉能成丝，慢拉就是液体流出来呢？现代科学的研究表明，蚕丝是通过力的作用由丝液拉成的，这个过程称为“牽引凝固”。丝液的主要成份是丝蛋白，丝蛋白的链状分子是线团状态。丝液是黏性液体，它的线团状分子呈圆球状，当你慢慢拉伸时，圆球分子之间只有滑动，没有其他变化，所以整个液体只是流动。当你快速拉伸时，各个分子还来不及流动就被抻开了。被拉开的丝蛋白链状分子有了新的排列，产生了变异，相互靠近的分子之间产生了很强的结合力。这种丝蛋白分子之间的“结合力”虽然比原子之间的作用力弱，但是长链的各链节之间却有很强的结合，所以形成了整体上很结实的蚕丝。
蚕腹的丝液直接用手去拉，只能拉成像钓鱼线那样粗的丝线，但如果借助于蚕的嘴就能拉成纤细而漂亮的丝线，其直径可以细到0.002毫米，长度可达1200米左右。蚕的嘴是由“角质蛋白”形成的，嘴巴上有一个“调节口”，当丝液经过它时，可对拉出的流量进行适当的调节。由解剖得知，在蚕的嘴巴上，吃桑叶与出丝的“调节口”是不同的两个口。
由上所述，我们可以得出如下结论：蚕丝的原料（丝液）在蚕腹中是由于化学反应形成的，而蚕腹中的胶状丝液变成结实而又漂亮的蚕丝却是由于力的作用。蚕丝不是从蚕嘴里“吐”出来的，而是通过蚕嘴巴的流量调节用力拉出来的。除了桑蚕外，柞蚕、蓖麻蚕、木薯蚕、樟蚕、柳蚕和天蚕等也都不是吐丝，而是拉丝的。这就纠正了一些人根据头脑中的“常识”而提出的、没有可靠的实验根据的蚕“吐”丝的传统看法。
在现代化学纤维工业中，人们正在摸仿蚕所做的工作，用“拉伸”的办法制造尼龙和涤纶等各种合成纤维。只是在开始做成丝状时，先要对液体施加很大的压力，使其从一个小孔中挤压出来，再去拉伸。如何又快又好地拉出丝来，正是“流变学（Rheology）”中“拉丝流动”所研究的内容（流变学是力学、化学、和材料科学交叉形成的新兴分支学科）。实际上，我们现在还比不上蚕，还不能像蚕那样只靠拉牽就能制出漂亮而结实的丝线来。我们需要努力地对蚕进行研究，蚕这个小生物身上还有许多问题，有待我们去探索。
蜘蛛拉丝结网
蜘蛛以丝结网与蚕的情况类似，它的肚子里有“蜘蛛液”，从腹部末端（而不是从头部嘴里）拉出丝来。根据化学家的研究，蜘蛛丝的成分与蚕丝的丝蛋白大体相似。蜘蛛为结网拉出的丝有两种：一种是指向外靣的，它较结实而光滑；另一种是一圈一圈的，它很有弹性，并且布满黏液珠。据说，在一个好的蜘蛛网上有25万个以上的黏液珠，以用来粘往飞虫供蜘蛛饱歺。
蜘蛛网
唐代诗人孟郊的五言诗《蜘蛛》是这样描述的：
万类皆有性，各各禀天和。蚕身与汝身，汝身何太讹。
蚕身不为己，汝身不为他。蚕丝为衣裳，汝丝为网罗。
济物既无功，害物日已多。百虫虽切恨，其将奈尔何。
宋代诗人范成大在《四时田园杂兴》诗中所写
静看檐蛛结网低，无端妨碍小虫飞
都是这一情况的生动描述。
还有一种结草虫，也可以拉出与蚕丝结实程度不相上下的丝，其“巢壳”外表有树叶和小枝纏挂着，“巢壳”的内侧像蚕茧一样结实，用手指都不易戳破它。
科学家研究得知，有些种类蜘蛛的蛛丝和钢丝一样坚硬，却又比钢丝富有弹性；还特别耐寒，在-50℃—–60℃的低温下才会变脆发生断裂，而一般聚合物在零下十几摄氏度就会变脆。利用蛛丝的这些特性，若以它为原料制作防弹服装、降落伞等军需物资，在冬季使用时会有极佳的性能。据报道，美国军方己责成有关部门饲养能产坚韧的金黄色蛛丝的巴拿马蜘蛛。这种蜘蛛个大体胖，是一般蜘蛛的十几倍。采集者从蜘蛛腹中引出蛛丝，用镊子夹住末端，将其绕到装有小型电动机的纺缍上，纺缍轻巧地转动，蛛丝也就唾手可得。一般每次可提取蛛丝3-5毫克，每段丝长可达300多米。最令人吃惊的是，使用这种方法抽丝对蜘蛛并无伤害，只要饲养得当，每天都可提取。
形形色色的液体拉丝
只要稍加留意就可以看到，日常生活中有不少液体也是能拉丝的。比如敲开鸡蛋，将蛋黄取走后，只留下蛋清放在碗里。用筷子慢慢搅蛋清时，你会感到它与普通液体不同。蛋清是搅动一下后能弹缩回来的液体，也是一种向上挑能拉丝的液体。可用筷子插入向上挑一下试试看。当向上挑的速度很慢时，蛋清会象液体一样流了下来，不拉丝；当向上挑的动作很快时，蛋清不粘筷子，也不拉丝；可是当向上挑的速度适当时，蛋清就拉丝了。当蛋清拉的丝断了的时候，还可看到在断开的一瞬间，会像橡皮条那样稍有收缩。山药汁（将山药捣碎制取的黏液），以及婴儿流的口水，情况也都与此相似。这些液体能拉丝，也跟蚕的丝液能拉出丝一样，是因为它们有黏性和弹性的双重性质。
动物与植物的“黏液”大多具有黏性和弹性的双重性质。比如蜗牛和蛞蝓的黏液，人的唾液、痰、鼻涕，鳝鱼的黏液，海藻表面的黏液，芋头的黏液等。这些液体用力搅动后都能表现回缩的弹性，向上挑的速度合适也能拉出丝来。研究表明，在液体拉丝现象中，黏滞性起主要作用，弹性起辅助作用。也就是说，可流动性是拉丝的基本条件，再加上可伸缩的弹性，才能出现拉丝的现象。
纳豆的黏液拔丝现象
有些食品以能拉出丝来而著名。如主产于河北沧县和山东乐陵的“金丝小枣”，以核小、肉厚、色鲜、味浓、糖多、质细著称，购买时鉴别质量是否上乘的主要标准，是用手抓住小枣两头，猛一撕开后，看是否能拉出很多金色的丝来判别。成语“藕断丝连”，描述了鲜藕切断后，藕中所含黏液被拉出丝的情景。菜肴中有一道拔丝菠萝（或拔丝苹果、拔丝山药），就是用炒糖稀做或黏液裹在上靣，以能拉出许多糖丝而著称。当然也有的食品，在新鲜的时候不会有拉丝，腐坏了才容易拉丝，人们也常以此来判断这些食品是否腐坏变质了，比如农历八月十五中秋节时的月饼。
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