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但是，我们周围的物理世界似乎没有那么简单！要想和周围的物体更加有效地交互，我们需要知道有一些东西和另一些东西是非常不同的。比如，当你想把一个盛满汤的碗，和当你想把一个放满橘子的碗放在桌上，这两种情况下你很可能会使用不同的动作；因为你知道汤和橘子是很不一样的，前者属于 流体形式的物质，而后者属于 固体形式的物质。

流体形式的物质在生活中其实十分常见，比如：对我们的健康和营养有重要影响的水、牛奶和果汁，与身体功能密切相关的血液和其他体液，等等。在吃饭和洗澡时，小婴儿也有很多机会可以与这类物体打交道，所以他们也许很早就对这类物体的物理性质具有了一定的认识。

想象一下，一段流水、一盘散沙和一个杯子、一个球之间最大的区别是什么？

水、沙子这类物质最独特的物理性质在于，它们内部的不同部分之间只存在较弱的连结，也就是具有“ 松散”的物质结构。

物理课上的物质微观结构图：甲-固态；乙-液态；丙-气态

这种松散的结构使得其他物质可以从这些流体类物质中间穿过，然而固体类物质显然不允许“ 被穿透”。虽然婴儿不可能懂得这种微观层面的深奥的物理知识，但他们可能已经具有了一种直觉——固体和液体的行为是不一样的！

为了检验5个月大的婴儿对于流体物质的物理知识，心理学家设计了一个有趣的实验。整个实验共分为两个阶段：学习（习惯化）阶段和测试阶段。

所有参与实验的婴儿被分成两组，其中一组婴儿在学习阶段会观看下面的运动事件——研究者用手旋转一个 装着液体的玻璃杯，在婴儿反复观看了几次这个事件之后，他们的观看时间会出现明显下降，这说明他们对这个事件和物体已经很熟悉了，所以看烦了。

而另一组婴儿在学习阶段会观看另一种运动事件（如下图）——研究者旋转一个 装着固体的玻璃杯。同样，他们要反复观看这个事件直到厌烦了。

所以两组婴儿的不同之处就在于，一组学习的是液体，一种学习的是固体。接下来他们要进入测试阶段，在测试阶段两组婴儿观看的东西是相同的，都包括了 固体（左图）和 液体（右图）两种倾倒事件：研究者把左边杯子里的液体（或固体）倾倒在右侧的有一层格子的杯子里。研究者会分别记录每个婴儿观看“固体事件”和“液体事件”的时间。

左图-固体倾倒事件；右图-液体倾倒事件

如果婴儿确实能够区分固体和液体，并且知道它们的“ 可穿透性”是不同的，那么刚才学习了液体的一组婴儿，在测试时应该会花更长的时间观看“固体事件”，因为这对于他们来说是一个非常新奇的事情！而刚才学习了固体的一组婴儿，在测试时应该会更喜欢看“液体事件”。

实验结果证实了这个假设，在测试时 婴儿确实更加喜欢看自己刚才没有学习过的物体。但是在倾倒事件里，液体和固体物质的运动和学习阶段的运动事件十分相似，婴儿也许只是根据运动特征辨认出了之前学习过的固体或液体，而并没有认识到固体和液体在“可穿透性”上也存在本质的不同。

于是研究者又进行了另一组实验，在新的实验中，学习阶段和原来完全相同，但是把测试阶段的倾倒事件换成了下图中的“ 吸管事件”：左侧的三个图为固体的事件，右侧的三个图为液体的事件；即研究者用吸管粘着一块格子尝试放入杯子里的的液体（或固体）中，显然 格子只能接触固体表面，但是却可以浸入液体。研究者会分别记录每个婴儿观看“固体事件”和“液体事件”的时间。

左侧的图-固体事件；右侧的图-液体事件

实验结果再一次表明，测试时 婴儿观看自己刚才没有学习过的物体的时间更长， 说明他们确实能够根据“可穿透性”来区分液体和固体，并且能够发现固体和液体之间的物质状态变化！

不过液体是生活中比较常见的一类物质，那么对于一些更少见的非固体物质，婴儿是否也能认识到它们的独特性质呢？于是研究者使用了一种 颗粒状物质——红色沙子，来考察婴儿是否知道：沙子也和固体不同，也像水那样具有“可穿透性”。

实验中使用的红色沙子（上图）和红色固体（下图）

这个实验的过程和前面基本类似，也得到了一致的结果：婴儿已经认识到沙子和固体是不同的——沙子可以“被穿透”，而固体不可以！

所以在小婴儿眼里，这个世界并不是看起来一片混沌，而是一切事物井井有条地按照自然规律运行着。即使与这个世界打交道的经验还很有限，宝宝们聪明的小脑瓜里已经建构起了关于万事万物的丰富知识，这些智慧的萌芽也为孩子们后续的正式物理学习打下了基础。也许，我们天生就有一种识别物理规律的直觉呢！

参考文献：

[1] Hespos, S. J., Ferry, A. L., Anderson, E. M.,Hollenbeck, E. N., & Rips, L. J. (2016). Five-month-old infants have general knowledge of how nonsolid substances behave and interact. Psychological Science, 27 (2), 244-256.

图片来源：

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