本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
大多数科学史爱好者都熟悉威廉·赫歇尔，这位著名的天文学家在18世纪发现了天王星。他的儿子约翰·赫歇尔就鲜为人知了，也许是因为他的科学兴趣比他的父亲更广泛。他的确热爱星星，但他也发现奇迹离家更近。
在1833年1月12日发表在哲学杂志上的一封信中可以找到证据，约翰·赫歇尔在信中描述了几个冬天前的一次清晨散步，注意到“蔬菜腐烂的茎周围有一种非凡的冰沉积”。几天后，他发现了类似的奇怪冰层结构，这一次似乎“以一种带状或褶边状的波浪状突起散发出来”。
赫歇尔的信是最早记录“霜花”（有时称为冰花或冰丝带）现象的观察记录之一，在这种现象中，薄薄的冰层从晚秋或初冬清晨时分的长茎植物中卷曲出来。这些冰层通常形成错综复杂的卷曲图案，看起来完全像花瓣。赫歇尔只能推测这些形成的原因，但他直觉到它们与特定的 атмосферные условия 和特定的植物种类有关，尽管他无法解释为什么会这样，并总结说：“这应该由植物学家来决定。”
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嗯，也许是植物学家和物理学家；在赫歇尔时代，科学学科之间的界限远没有那么严格。许多其他人受到赫歇尔信的启发，讲述了他们自己发现霜花的经历。1850年，佐治亚大学的一位名叫约翰·勒孔特的医生这样描述了他观察到的冰花：“从远处看，它们呈现出类似于棉绒团的外观，直径从四到五英寸不等，放置在植物的根部周围，当数量众多时，效果令人印象深刻且美丽。”
三十年后，阿盖尔公爵在1月22日出版的自然杂志上描述了类似的冰层结构，并要求科学解释，这引发了一场关于各种可能性的热烈交流。
1884年3月，自然杂志报道说，柏林物理学会会议上的一位施瓦尔贝教授成功地用他从哈茨山区带到会议上的枯萎和腐烂的树枝制作了自己的冰花。他只是彻底润湿了树枝，使其没有水滴落下来，然后让它在描述相当模糊的“冷制剂”中缓慢冷却。
施瓦尔贝是唯一有记录系统地种植冰丝带/霜花的人，直到1914年，国家标准局的物理学家威廉·科布伦茨在华盛顿特区岩溪公园漫步时观察到了霜花。（他实际上就埋葬在岩溪公墓。）科布伦茨最出名的是他对光谱学和红外辐射测定法的研究；例如，他测量了来自100多颗恒星以及火星、金星和木星行星的红外辐射。
但像赫歇尔一样，科布伦茨的好奇心也扩展到了更广泛的领域：他拥有早期太阳能电池的专利，并且还涉足生物发光领域。因此，当他观察到他的第一批霜花时，他开始进行实验，以了解其形成背后的物理机制，这并不奇怪。
他切断茎，将它们插入潮湿的土壤和试管中，记录水在干燥的茎中上升的速度，并弄清楚如何在实验室中种植冰丝带。在其他发现中，他最终证明植物的根不是霜花形成的必要条件，并且形成冰的水来自茎内部，而不是从空气中的水分沉积而来。
（对于那些对霜花有足够兴趣想要更全面细节的人——包括更多历史和您最有可能发现它们的地点和时间——伊利诺伊州立大学地理学和地质学荣誉教授詹姆斯·卡特有一个完整网站专门介绍霜花和冰丝带的历史、科学和他自己的个人目击记录。谷歌搜索将找到更多由自然爱好者提供的网站。）
今天，由于像科布伦茨这样的人的努力，我们对霜花了解得更多了，尽管它们仍然有点神秘。它们往往发生在初冬，当地面尚未结冰时：“初次冰冻”。地温必须足够温暖，以便植物的根系仍然活跃，而气温必须足够寒冷以冻结水。
植物的茎中含有水分，水在冻结时会膨胀，因此沿着茎会形成细长的裂缝。水通过这些裂缝被吸上来，并在接触空气时冻结。水继续流出，经过第一层，冻结并形成第二层，依此类推，直到出现明显的薄“冻结花瓣”形状。
有趣的是，这仅在少数植物物种中观察到：白冠须芒草 (Verbesina virginica，又名霜草)、黄铁芒草 (Verbesina alterifolia) 和 Helianthemum canadense。如果我们谈论的是木本植物和树枝，渗出的水会冻结成长长的冰条，看起来像头发： “霜须”。
这些都很酷，但究竟是什么导致水流过茎中的裂缝呢？你看，它有点向上流动，这似乎是不可能的。你可能会认为重力会使它向下流动。我们可以感谢一种叫做毛细作用或毛细力的东西，创造了所有那些美丽的冰花排列。这与海绵（一种多孔材料）从表面吸收液体的原因相同。
您可以通过一个简单的两端开口的垂直玻璃管来亲自见证毛细作用。将下端放入一杯水中，您会注意到水上升到一定程度然后停止。表面张力基本上将液柱向上拉，直到液体的质量足够大，以至于重力可以克服分子间力。你知道当水滴在水龙头的龙头上形成并悬在那里直到你触摸它时吗？毛细力将其保持在那里。
植物将此用作水、养分等的运输机制，因此不足为奇的是，这种相同的毛细作用也产生了霜花现象。同样，地下水从土壤的潮湿区域移动到较干燥区域的原因也是毛细作用：水分子被土壤颗粒吸引并自然地寻找它们；如果一块土壤变得太湿，水分子将移动到干燥的土壤颗粒更丰富的干燥区域。
毛细作用也是一个被称为“印度牛奶奇迹”的色彩鲜明的迷信背后的原因。1995年9月21日黎明前，新德里一座寺庙的一位印度教信徒向象头神雕像供奉了传统的牛奶。他举起一勺碗里的牛奶，当液体消失时，他感到震惊，似乎是被雕像吞噬了。显然，象头神渴望牛奶，也许是为了补充钙或维生素D的缺乏。就像它开始时一样突然，它停止了：到中午，象头神不再“喝”牛奶了。
当其他虔诚的印度教徒听到后，他们向世界各地其他寺庙的自己的雕像供奉牛奶，瞧，其中许多雕像也喝了下去。世界印度教理事会宣布这是一个奇迹，并且在印度教社区众多的地区，牛奶的销量猛增。（我现在可以看到乳制品广告了：象头神雕像留着明显的白色胡须，标题是“有牛奶吗？”）
最后，来自印度科技部的科学家来到新德里，确定“奇迹”实际上是由于毛细作用：牛奶的表面张力将液体从勺子中拉出，然后重力才使其流到雕像的正面。并非真正的信徒在意科学：成群结队的人仍然涌向寺庙，带着他们的牛奶供品，希望雕像会接受他们的供品。
就在上个月，一位名叫萨纳尔·埃达马拉库的印度怀疑论者因亵渎罪被捕，由孟买当地天主教堂下令。他的罪行是什么？解释说，一座哭泣的十字架——被吹捧为一个现代奇迹，每天吸引数百名朝圣者目睹水滴从耶稣的脚下渗出——实际上只是毛细作用的另一个例子。（十字架位于漏水排水沟附近。）
如果没有毛细力，我们将无法做很多事情。例如，在化学中，有一种称为薄层色谱法的常用技术，其中利用毛细作用将溶剂垂直向上移动到板上，通常会带走溶解的溶质。
Bounty 厨房纸巾——“更快地吸水”——也利用毛细作用来吸收液体；它是多孔的，就像海绵一样，这些孔就像细小的毛细管，很像植物的管状茎，因此表面上的液体被转移到厨房纸巾上。我的许多运动装备都采用了“吸湿排汗面料”，它们利用毛细作用将汗液从皮肤“吸走”，从而避免剧烈运动期间不必要的摩擦。
更重要的是，如果没有毛细作用，我们的眼睛将无法有效地排出泪液。（我们的眼睛通过眼睛内角的泪腺不断产生眼泪。）在这方面，毛细作用非常神奇。它只是不是魔法。
图片：（顶部）奥索卡山脉的霜花。图片来源：Marvin Smith，通过 Wikimedia Commons。（底部）在加拿大不列颠哥伦比亚省盐泉岛麦克斯韦尔山上拍摄的毛发冰，又名霜须的详细视图。公共领域，通过 Wikimedia Commons。