发过程是朝着吉布斯自由能降低的方向进行的。吉布斯自由能,两个相(如水和水蒸气,头发和水,头发和空气)之间的边界叫做界面( Interface(chemistry) ),形成界面或增大界面的面积会使体系自由能升高,这就是我们平时说的表面张力、或界面能。而我们知道,很多过程都伴随着某些界面的消失和某些界面的生成。比如取一根头发,刷一层水在表面,就是头发-空气界面被头发-水界面和水-空气界面取代的过程。这里有一个界面面积的减小和两个界面面积的增大,能否自发进行要看几个界面能的大小。好了我们来看这个问题,头发浸在水里的时候,不管是聚在一起还是散开,头发-水界面的面积基本不会变化。因此水流扰动一下,头发就很容易散开。而出水后,由于头发相对亲水(如果我没记错的话接触角约70度),水仍然会留在头发上。此时涉及的界面是头发-水和水-空气。前者面积基本不变,为了让后者最小化,头发会聚在一起。头发之间聚集的水,叫做 capillary bridge 。(Capillarity - Soft-Matter)湿沙子团聚在一起,玻璃板被水粘在一起,都是一样的现象。这方面有很多研究,看到有人质疑重力的影响,没错重力可能需要考虑进来,我觉得更好的办法是分离重力和表面张力,分别比较以下两种情况:干头发和湿头发 (表面张力), 干头发和浸在水里的头发,把漂在水面的都摁下去 (重力),另外想看如果头发疏水会怎样,你可以回家找个人造纤维的仿拂尘,五颜六色那种。新的最好,先扯一根毛浸在水里拿出来看看,不沾水就好。然后用整个拂尘做实验看看。
最简洁最直观的答案才是最好的答案。不要提什么自由能,那东西太抽象。头发是亲水的(也就是说它与水相互吸引),它在水中散开,某种程度上可以理解成头发溶解于水中;但它又不像蔗糖溶解于水中,蔗糖溶解时是会被水层层剥解,直到水饱和。头发如果不亲水呢(也就是说它排斥水),那头发入水后会被周围的水包围起来挤在一起,头发之间的空隙里是空气(这我没见过,想象出来的,不过如果头发表面面涂一层特氟龙之类的材料很容易验证这一点)。头发不亲空气,在空气中湿头发作为一个亲密的整体被空气包围起来挤在一起,就如涂了特氟龙不亲水的头发在水中被水围起来挤在一起一样。亲不亲,有多亲,谁更亲,这个时候才值得用自由能说道吧。
简单的归于adhesion是错误的,其中adhesion占的主导因素较少。主要是头发的Wetability所决定的。后面的解释倒是基本正确的。有一点是确定的,就是头发是亲水的,在水中能够完全润湿,所以其在水中的粘滞阻力较小,这是头发可以在水中接近自由运动的主要原因。而离开体相以后,被润湿的头发相互之间之如果要分散,则需要在润湿的头发之间形成新的液气界面,新界面的形成需要做功,缺乏做功的条件,自然无法分散开来。浸润, 表面张力最小,N根头发合成一根之后, 表面积比N根独立的头发丝的表面面积减小了N倍, 所以, 头发被表面张力粘结在一起。




