科學人／被騙了200年！冰面滑倒不是因為太胖 研究揭「神秘薄膜」面紗

圖／ChatGPT生成

日本雙人花式滑冰選手三浦璃來與木原龍一在2026年的米蘭冬季奧運，挺過短曲失誤的巨大壓力，在長曲項目以零失誤的超完美的表現，打破了世界歷史的分數，拿下日本史上首面花式雙人滑冰金牌。

但是，「冰為什麼會滑？」這個問題，其實困繞了科學家兩百年之久，直到去年才發現其中的端倪。

壓力並非融化的主因

自 19 世紀以來，從詹姆士．湯普森（James Thompson）到法拉第（Michael Faraday），物理學家認為：滑冰鞋之所以能滑行，是因為體重導致的壓力降低了冰的熔點。

但薩爾大學（Saarland University）穆瑟（Martin Müser）教授的研究團隊透過電腦模擬發現，壓力與摩擦力在形成冰面薄膜的過程中，扮演的角色其實微乎其微。真正的幕後推手是「分子偶極」（molecular dipole）。水分子具有極性，當冰刀或鞋底接觸到排列整齊的冰晶時，接觸面物質的偶極會與冰分子的偶極產生相互作用，強制改變分子的排列方向。

「幾何挫折」：當整齊晶格陷入混亂

在微觀尺度下，這種偶極間的相互作用會引發物理學上所謂的「幾何挫折」（geometric frustration）。當接觸面試圖同時滿足多種相互衝突的受力方向時，原本穩定的晶格結構會崩潰變得無序，最終變為一種液態的薄膜。

研究團隊指出，這種由偶極驅動的「自潤滑」現象即便沒有受到巨大的下壓力，只要表面有接觸，偶極作用就會開始影響冰面。此外，自潤滑現象就算在極低溫下依然存在。過去認為在攝氏負 40 度以下無法滑冰，但新理論顯示，即使接近絕對零度這層液態薄膜依然存在，只是黏稠度會變得像蜂蜜一樣，以至於科學家幾乎認不出它是水，在這黏成這樣的「水」上滑雪是不可能的，但這層液態薄膜確實存在。

不是你太重，是冰分子壞壞

滑冰選手在冰面上的每一個精準動作，實際上都受控於這種分子級的偶極角力。了解這層薄膜在不同溫度下的黏滯力，將有助於研發更先進的冰上運動用具，如冰刀或是滑雪板的表面塗層。

對物理學界而言，長達兩世紀謬誤的終於解開；對於滑冰愛好者來說，這則是一個提醒：下次你在冰上滑倒時，別再怪你的體重了，該怪的是那些調皮的分子偶極。

她常常跌倒，但她是滑冰選手

有趣的是，木原在頒獎前後展現了傳說中的「木原運送」，他把嬌小的三浦托舉上台，又抱著她下台。賽後採訪的時候木原表示，因為三浦常常在奇怪的地方跌倒。從轉播中也可以看到，三浦在看到分數出爐時，興奮的跌倒了；看來她的平衡感是真的「異於常人」！

參考資料

https://scitechdaily.com/why-is-ice-slippery-new-study-overturns-200-year-old-physics-theory/

Atila, Achraf, Sergey V. Sukhomlinov, and Martin H. Müser. "Cold self-lubrication of sliding ice." Physical Review Letters 135.6 (2025): 066204.

（本文出自2026.2.22《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）