火到底是什么？答案比你想象的更离奇

火是一种古老的技术，帮助了我们塑造人类进化.我们的祖先使用火为了安全、烹饪和保存食物。他们围着跳动的火堆聚集，分享故事，传递文化知识，建立社区。

如今，火已成为重要的工业工具。它依然融入我们的日常生活和仪式中（比如吹灭生日蛋糕上的蜡烛）。

正如数百万年前一样，火能够塑造我们的景观，拥有毁灭性和重振整个生态系统。

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火如此熟悉，却又难以定义。火到底是什么？

我们先从一个更容易回答的问题开始。

火的原料是什么？

点燃火焰需要三样东西：燃料（燃烧物）、氧气，以及初始火花或热源。这被称为火三角，但你也可以把燃料和氧气称为“反应物”，初始热量称为“活化能”。

对于丛林火灾来说，有机物（如木材）提供了燃料。空气中存在氧气，活化能可能来自多种来源，例如闪电或者人类活动。

如果我们去除其中一个反应物，火就无法继续燃烧。扑灭丛林火灾时，可以通过以下方式去除热量用水扑灭火焰.水被转化为蒸汽，蒸汽也通过排挤空气来扑灭火焰。燃料可能被火灾本身消耗殆尽，或通过危险减免措施提前移除，或者文化焚烧.

火的主要“产物”是能量，以及二氧化碳和水蒸气。当燃料超过燃烧所需的氧气时，比如丛林火灾，可能会有额外的产品。

其中一种是煤烟，是微小、半燃烧的碳颗粒。这些产品相互作用，提供了我们在经历火灾时所感受到和看到的效果。

我们从火中感受到的温暖来自能量辐射以热的形式向外扩散。该热气体产物上升因为它们的密度低于周围较冷的空气。这些气体携带着烟尘颗粒，由于高温，会发出黄橙色的光芒.

在丛林火灾或篝火中，我们感受到的就是燃烧的烟灰。火焰实际上远远超出我们能看到的地方。随着烟灰上升，它冷却并发出我们看不见的颜色，比如红外光.

那么，什么是火？

显然它不是液体或固体。虽然火焰确实涉及高温气体，但火焰只存在于火焰燃烧时。它们本身并不稳定，我们也无法像二氧化碳或水蒸气那样在容器中收集火焰。因此，火焰和火不是气体。

我们也可以排除等离子体——第四物质状态.等离子体类似于极热气体，但存在一些关键区别。

等离子体中蕴含的热能如此之大，以至于等离子体中的原子会被电离，这意味着它们无法再保持所有电子。等离子体就像一锅带电粒子的汤，包括电子和电离原子，能够导电并响应磁场。

在最猛烈火灾的最炽热区域，可能存在足够的电离原子形成弱等离子体区域.然而，等离子体本身并不稳定，火焰整体上并不像等离子体那样表现。

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事实上，火根本不是物质。火是流程.这是一种叫做燃烧的化学反应。

这是地球独有的过程

气体和等离子体无处不在宇宙中，但我们所经历的火焰——可见的氧气火焰——似乎是地球独有的。

地球本身由尘埃和气体形成围绕着一颗年轻的太阳，太阳热得几乎完全是等离子体。宇宙是数万亿个星系每个都充满了恒星和可能的行星系统，所以外面有大量的气体和等离子体。

与此同时，我们的地球是宇宙中唯一的地方火灾已知可能发生。

这是因为火的关键成分之一——稳定的氧气供应——是生命的副产品.据我们所知，生命只存在于地球上。

艾玛·布朗数学与物理讲师，澳大利亚昆士兰大学

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