每天刷牙的時(shí)候，你有沒有想過彩條牙膏的彩條怎么來的？為什么不同顏色的彩條在牙膏管子里不會(huì)混在一起？

其實(shí)，如今的彩條牙膏在管子里的樣子和擠出來的樣子差不多。你可以切開一個(gè)看看。切開的牙膏是這樣的：

如果把彩條牙膏凍住，然后剪開包裝，就是這樣的：

那么彩條牙膏是怎么制作的呢？

在工廠里的時(shí)候，機(jī)器把不同顏色的彩條分別裝到一個(gè)中間有隔板的管子里，不同顏色的彩條被隔板隔開。接著就像做冰淇淋那樣，機(jī)器把所有彩條一起打到牙膏管子里。

▲ 彩條牙膏的制作

那么問題就來了，不同顏色的彩條在牙膏里怎么不會(huì)混合在一起，尤其是在被擠了很多次以后？

這要分成靜止?fàn)顟B(tài)和擠牙膏2個(gè)情況討論。

靜止的牙膏里的彩條不變色，主要是因?yàn)?個(gè)因素——牙膏的流體物理性質(zhì)以及彩條所用的色素。

牙膏是一種賓漢流體（bingham plastic），屬于非牛頓流體。除了牙膏，血液、酸奶、蛋黃醬都是賓漢流體。

▲ 保齡球在神奇的非牛頓流體上彈彈彈。非牛頓流體看著像水，但卻比水“結(jié)實(shí)”。

賓漢流體的一個(gè)超強(qiáng)屬性就是，在不受力，比如沒有被擠壓的情況下，它可以像固體一樣基本不流動(dòng)。而受到了一定程度的擠壓后，賓漢流體才能開始流動(dòng)。

因此當(dāng)牙膏沒有被你擠的時(shí)候，彩條能保持比較稠密的狀態(tài)，比較接近不能流動(dòng)的固體，可以在牙膏管里互不干擾。

另外，在一般情況下，不同顏色的染料會(huì)發(fā)生滲色（bleeding）的現(xiàn)象。彩條牙膏的生產(chǎn)廠家為了防止彩條互相滲色，常用聚乙烯包裹染料，使它們變得穩(wěn)定。

這就是靜止的牙膏彩條不會(huì)混合的兩大原因。

▲ 紅色和藍(lán)色是常用的彩條顏色

那么在擠牙膏的時(shí)候，為什么不同顏色的彩條不會(huì)混合呢？

剛才說到牙膏是一種賓漢流體。當(dāng)你在擠牙膏的時(shí)候，彩條就會(huì)流動(dòng)起來，變得更像液體而不是固體，這樣它們才能從牙膏管子里流出。

當(dāng)牙膏流動(dòng)的時(shí)候，它就必須要符合一個(gè)可怕的流體力學(xué)規(guī)律——雷諾數(shù)（Reynolds number）。

▲ 雷諾數(shù)的計(jì)算公式，開不開心，驚不驚嚇？

計(jì)算雷諾數(shù)的這個(gè)公式看看就好了，反正我們以后不考。它的意思是，一種流體的粘度（viscosity）越大，它的雷諾數(shù)就越?。环粗扯仍叫?，雷諾數(shù)就越大。

▲ 粘度低（左）和粘度高（右）的液體

那么雷諾數(shù)高或者低又有什么影響呢？

雷諾數(shù)決定了液體是怎樣流動(dòng)的。

具體來說，如果雷諾數(shù)小于2100，那么液體將這樣流動(dòng)：

▲ 層流

這種流動(dòng)叫做層流（laminar flow），層流的液體平行運(yùn)動(dòng)，不會(huì)攪和在一起。

如果雷諾數(shù)大于4000，那么液體將這樣流動(dòng)：

▲ 湍流

這種流動(dòng)叫做湍流（turbulent flow），看圖就知道，湍流的液體互相混合。

▲ 上面2個(gè)是層流，下面2個(gè)是湍流

對(duì)于牙膏來說，它的粘度非常大，因此它的流動(dòng)只能是層流。擠牙膏的時(shí)候，位于邊緣的彩條和中間的白條一起平行流出，所以擠出來的牙膏彩條也不會(huì)混合在一起。

當(dāng)然了，牙膏和粘度較小的水混合后，雷諾數(shù)蹭蹭上漲，所以彩條的顏色就會(huì)混在一起，水乳交融了。

最后，因?yàn)椴煌伾牟蕳l有相同的流速（它們的流變學(xué)性質(zhì)相同），因此可以保證擠到最后也不會(huì)出現(xiàn)某種彩條被首先擠完的情況。

不過，當(dāng)彩條牙膏剛剛誕生的時(shí)候，可不是現(xiàn)在這個(gè)樣子。

▲ 歷史上最早的彩條牙膏管子設(shè)計(jì)，和現(xiàn)在的彩條牙膏很不一樣

在最早的彩條牙膏管子里，彩條被分別牙膏管里的不同位置。這個(gè)設(shè)計(jì)是在1955年出現(xiàn)的，它的發(fā)明人是個(gè)叫做 Leonard Lawrence Marraffino 的美國人。一開始 Marraffino 想設(shè)計(jì)的是一種帶斑點(diǎn)的牙膏，沒想到意外設(shè)計(jì)出了彩條牙膏。

在這種彩條牙膏里，兩種不同顏色的彩條并不是被組合好再打到牙膏管子里的。

實(shí)際上，紅色的彩條被放在靠近牙膏管子開口的地方。白色的彩條比較多，它被放在在靠后的位置。牙膏口子向內(nèi)延伸了一段，這一段上面有幾個(gè)狹長的縫，紅色彩條就是從這里流出來，然后和白色彩條匯合的。

那么怎么保證擠到最后還有2種顏色的彩條呢？

這是因?yàn)樵谶@種牙膏里，紅色彩條和白色彩條的粘度不同，紅色彩條的粘度比較小，所以它更加順滑，流得比較快。白色彩條的粘度更大，流得更慢。

這兩種不同粘度的彩條搭配以后，就能保證直到最后一滴，擠出來的牙膏都有兩種顏色。

不過，這種設(shè)計(jì)的銷量并不好，后來逐漸被更加簡單的設(shè)計(jì)，也就是我們現(xiàn)在使用的彩條牙膏替代了。

- 我想科學(xué)家是想委婉地告訴我們，便便在出世前就已經(jīng)擺好造型了~

- 刷牙的時(shí)候不要說這么惡心的事。