古代酷刑“滴水刑”是什么原理？能穿透皮肤吗？从滴水穿石来分析

商朝时纣王曾经发明了一种“滴水刑”，来惩罚一个犯了错的婢女。这也给人们留下了一个谜题，如果水滴能穿透坚硬的石头，那么它是否真的能穿透人体，比如手掌呢？

想要弄明白这个问题，我们首先要搞清楚水滴石穿的原理。

从物理学的角度来分析，雨滴落下时的最高速度仅为8m/s，而雨滴的质量最大为0.065克，那么按照动能定理，一个雨点落到地面时的最大动能为0.002焦耳。那么从冲击力的角度来看，这样的伤害着实太小了，远不足以把石头击穿。

其实在我们呼吸的大气环境力里，藏着许多肉眼看不见的气泡，当水滴与石块快要相撞的过程里，水滴周围空气中的气泡会因为挤压而产生收缩，引起内部空气的收缩。这时空气分子的密度变大，单位面积上互相摩擦碰撞的力就越大，所以压强就会变大。

在水滴与石块相撞的瞬间，这些带有攻击性的气体就在气泡破裂的时候，对石块造成微小但是又不可忽略不计的伤害。时间久了，石头也就被穿透了，物理学上把这一现象称为气蚀，又称“空泡”。

早在20世纪时，人们在航海时便发现了这一现象。那时仅仅下水12个小时后，螺旋桨便像千疮百孔一样不能再用。后来科学家对这一现象观察研究了多年，断定破坏螺旋桨的凶手就是螺旋桨高速旋转产生的气泡，他们发现单是一个气泡破裂时便能产生，高达几千个大气压大的压强。那当气泡的数目越来越多时，螺旋桨受到的伤害也就可想而知了。

在水里，一旦物体的速度超过50 m/s，安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴，里面会布满一种密度很低的气泡 它们被称为“超空泡”。研究表明，如果物体自己产生的空泡长度越长，那么它便能够以最小的阻力在气泡的内部前行。

20世纪90年代俄罗斯便依据“超空泡”效应，研制出一款名叫“暴风雪”的鱼雷，由于阻力极小，这款鱼雷的最快速度可达500 km/h。

回到我们最初的问题，既然水滴能够穿石，那我们的手掌是否能被水穿透呢？既然是作比较，我们就先来看看一个石头和一只手的区别。

石头的结构单一，不会有不同的层次。而手掌来的表面是一层皮肤，里面是皮下组织和肌肉，这样的组织结构让手具备了一种柔软性，那么一滴水落在石头和手上的过程，就相当于我们从高处落在地面和跳跳床上的区别，降落在跳跳床上时我们相当于落在一个凹面里，身体与凹面充分接触的同时会使得我们身体，对于跳跳床的冲击力分散开来，因而在每一处受力面受到的冲击力也减小了，所以通过类比可以得知，一滴水对石头的冲击力是大于落在手上时的冲击力的。

不仅如此，皮肤这一器官，还在水的侵害中扮演了最好的防御角色。手部皮肤的构成由外到内依次是表皮层、真皮层和皮下组织，而对水起到隔绝作用的是却是表皮层最上面呈弱酸性的皮脂膜，它由皮脂分泌的皮脂+汗液+角质层的成份混和而成，也就是有了它 任何类型的水才进不到我们身体里。

人体的百分之七十都是水，而这些水里面含有大量的离子、维生素等化学物质，所以细胞液的浓度是大于外界的水。那么如果我们的皮肤一直浸泡在水里的话，为了维持渗透压平衡皮肤细胞就会主动吸水，一直到渗透压平衡，这时我们的皮肤就会发生褶皱现象。

这也意味着皮肤受到的侵蚀会渐渐变小，因为随着皮肤产生的褶皱越来越多，气泡力会因为受力面积的增加而变得更加分散，所以水滴的气泡力对皮肤产生伤害的可能性基本为。

但是还有一个区别不能被遗忘，相对于冷冰冰的石头，我们的手是有温度的。这就意味着如果是冷水不断滴在我们手上的话，血管的遇冷收缩，会造成血流量而减少，肌肉组织便会因此缺血缺氧，最终的结果便是细胞受损，在冬天手上长的冻疮就是这么来的。

当然，如果不去计算时间的长短，也不给水滴的数量进行设限，相信水滴真的可以穿手，只是估计在那之前整个手掌早就失去生命力了。