两鸡蛋互叩时为什么多是静止的鸡蛋被撞破

王伟民　孟杰

成语“以卵击石”的意思是拿蛋去碰石头，比喻不自量力，自取灭亡。从物理学分析，这主要是因为蛋和石头的硬度及内部结构不同，所以其能承受的最大压强也不同——相比石头，鸡蛋的硬度要小很多，且其内容物主要是胶状物质，能够承受的最大压强比石头小很多。

尽管根据牛顿第三定律，蛋和石头在发生撞击时的相互作用力相等，但二者撞击后，石头安然无恙，鸡蛋却“粉身碎骨”。如果我们以“以卵击卵”的方式让一个鸡蛋去撞击另外一个鸡蛋，情形又将如何呢？

看似反常的生活现象

做鸡蛋汤、炒鸡蛋等菜肴前，有时需要打破多个鸡蛋备用。很多厨师总是习惯于两只手各拿一个鸡蛋，用其中的一个鸡蛋去叩打另一个。在这个过程中，往往是静止的鸡蛋被撞破，而快速运动的“撞击者”却安然无恙——相反的情形也有，但出现的概率非常低，不足十分之一。同时，因为撞击鸡蛋的力一般不是很大，所以两个鸡蛋同时破裂的情形也不常见。

除去两个鸡蛋同时撞破的情形，按照牛顿第三定律，在两个鸡蛋撞击的过程中，它们之间的相互作用力相等。那么，随意拿出两个鸡蛋相撞，不论鸡蛋是运动的还是静止的，两者各自被撞破的概率应该均等才正常。可是为什么多数时候会出现“静止的鸡蛋被撞破，运动的鸡蛋完好无损”这种“反常”的现象呢？

鸡蛋相撞时的受力分析

实际上，这种现象离不开在鸡蛋相互撞击的过程中，蛋壳内的胶状物质对蛋壳的作用。

（一）对两个鸡蛋的受力分析

如图1所示，当快速运动的鸡蛋A与静止的鸡蛋B相撞时，A处于减速状态，B加速之后受到手的阻碍减速直至停止。两个鸡蛋不仅质心的运动状态发生改变，由于物体间的相互作用，其接触面也会发生形变。

根据牛顿第三定律，在碰撞的过程中，鸡蛋A对鸡蛋B的作用力等于鸡蛋B对鸡蛋A的作用力。但是对于鸡蛋A来说，碰撞使蛋壳受阻、速度锐减时，由于惯性，里面的胶状物质——蛋清和蛋黄还有沿着原来的方向继续向前运动的趋势，从而对蛋壳产生除重力之外的向外压力。这种力可以支撑受到外力作用的蛋壳，使得鸡蛋A的蛋壳的抗压能力增加。因此，多数情况下鸡蛋B被撞破，而鸡蛋A完好无损。

（二）两个鸡蛋相撞时多是静止的鸡蛋被撞破的原因

或许你会说，鸡蛋B被撞击时，由于鸡蛋A的作用，鸡蛋B也会获得一个向前的加速度。同时，鸡蛋B与鸡蛋A接触的那部分蛋壳，在受鸡蛋A的撞击而向内加速运动发生形变的过程中，鸡蛋B内的胶状物质也会对蛋壳产生向外的压力，鸡蛋B蛋壳的抗压能力也应该和鸡蛋A一样增加，A、B两个鸡蛋中任何一个被撞破的概率应该还是相同。

实际情况并非如此。撞击发生时，在相同的时间内，A、B两个鸡蛋速度变化量的绝对值差别很大。两个鸡蛋刚开始接触的瞬间，鸡蛋A的速度最大，约为2 m/s。而在发生撞击的极短时间内，鸡蛋A的速度锐减到几乎为0，速度改变量的绝对值约为2 m/s。

与此同时，原来静止的鸡蛋B被撞击后获得了比2 m/s要小很多的速度。因此，虽然在撞击的过程中，鸡蛋B内的胶状物质对蛋壳有向外的作用力，但该作用力比鸡蛋A内的胶状物质对蛋壳向外的作用力要小得多。因此，出现“静止的鸡蛋B被撞破，运动的鸡蛋A安然无恙”的现象也就不足为奇了。

另外，用運动的鸡蛋A去叩打静止的鸡蛋B时，人们的习惯动作是，让上方的鸡蛋A去撞击下方的鸡蛋B。由于重力作用，鸡蛋B的气室（中空部分）通常在鸡蛋的上方。如果鸡蛋B被撞击的部位在气室位置，由于里面没有胶状物质支撑，其被撞破的概率也会大一些。

撞击的技巧很关键

两个鸡蛋相撞后会出现的情形有3种，我们前面讨论了“静止的鸡蛋被撞破”的发生概率较大，但其他情形也有可能发生。那么，有没有办法在两个鸡蛋相撞的过程中，确保静止的鸡蛋被撞破呢？我通过大量实验发现，这其中有一定的规律。

（一）运动的鸡蛋必须是变速运动

撞击鸡蛋的技巧很关键，运动的鸡蛋必须是变速运动，先加速后减速，让运动的鸡蛋在减速的过程中去撞击静止不动的鸡蛋。在撞击的瞬间，保持合适的撞击速度和较大的加速度（指加速度的绝对值较大）。

这样操作，基本上可以使静止的鸡蛋被撞破，而运动的鸡蛋完好。这是因为，如果两个鸡蛋的相对撞击速度太快，那么在撞击过程中，它们之间的相互作用力就比较大，很有可能出现两个鸡蛋都撞破的情形。

而运动的鸡蛋在减速的过程中，蛋壳会给里面的胶状物质一个向后的阻力。因为物体间力的作用是相互的，所以鸡蛋里面的胶状物质也会给蛋壳一个向前的压力。而且，运动的鸡蛋在减速过程中加速度的绝对值越大，里面的胶状物质对蛋壳向前的压力就越大。在运动的鸡蛋与静止的鸡蛋相撞的过程中，运动的鸡蛋里面的胶状物质对蛋壳向前的压力抵消或减小了对运动鸡蛋的撞击力，减小了破坏作用。所以，运动的鸡蛋被撞破的概率小了很多。

（二）理论上匀速相撞的两个鸡蛋被撞破的概率大致相同

如果人的双手各拿一个鸡蛋，让两个鸡蛋在同一时间以相同的速度相撞，假设撞击部位相同，那么其中一个鸡蛋被撞破的概率与另一个鸡蛋被撞破的概率大致相同。这个分析是建立在两个鸡蛋匀速相撞的基础上的。在现实生活中，我们很难保证两个鸡蛋匀速相撞。

总而言之，在两个鸡蛋相撞的过程中，与运动的鸡蛋相比，静止的鸡蛋被撞破的概率更大。这主要是因为蛋壳内的胶状物质在起作用，特别是当运动的鸡蛋以绝对值较大的加速度减速撞击静止的鸡蛋时，蛋壳内胶状物质的作用会越发明显。