第一次吃汤包时，都会有这样的疑问。怎么能够把一包汤水包进薄薄的面皮中去的？在吃的时候还会给你一根吸管，把吸管刺进包子皮中慢慢吸出那美味的汤汁。

        原来，做汤包的诀窍，全在于在包汤包的时候，那“馅”并不是汤水，而是接近固体的“冻”。通常是把肉皮或肉类煮一段时间，那肉汤就成为一种胶体，俗称“肉皮冻”。肉皮冻在热的时候粘性很小，就是汤包里面的汤。当温度下降时，肉皮冻的粘性很快变大，最后在常温下变成接近固体的肉皮冻了。这时，肉皮冻不但能够保持形状，而且可以用刀切割为不同大小的小“丁”。汤包包进去的就是这些肉皮冻的“丁”。待汤包上笼屉一蒸，温度升高后，那些“丁”就又变为可口鲜美的肉“汤”了。这就是制作汤包的全部秘诀。

        中国人的汤包发明得很早，据考证，在宋朝的饭馆里就已经有汤包卖了。

        我们平常喝的粥或玉米糊，也有和肉皮冻一样的性质，在温度高时粘性小，流动容易，而当温度低到一定程度就有粘性加大直至成为类似固体的东西。据宋代古籍载，“范仲淹少贫，读书长白山僧舍，做粥一器，经宿遂凝，以刀画为四块，早晚取两块，断齑数十茎啖之，如此者三年。”可见贫穷的范仲淹，就已经发现了这个性质，他等粥冷到变硬后，把一锅粥用刀子切为四块，这就是一天的伙食。

       我们把像肉皮冻和粥这样一会硬，一会又能够流动的一类物质称为流变体。自然界具有流变性质的流变体很多，如沥青、粘土、橡胶、石油、蛋清、血浆、食品、化工原材料、印刷用的油墨、泥石流、地壳，形形色色高分子材料和制品，在不同的外部条件下它们既能流动，又能变形；既有粘性，又有弹性；变形中会发生粘性损耗，流动时又有弹性记忆效应，粘性和弹性结合，流动和变形并存。研究这类物质性质的学科称为流变学。

        为了要了解流变体的性质，我们这里简单介绍一下流体和固体的主要性质。由图1上我们往物体AB上，沿着AB面作用一个切向力F，如果AB是固体，则会产生如图1右边的变形，即矩形变为一个平行四边形，产生了一个斜角γ。而如果是流体，则无论F多小，角γ都会不断增大，会产生一个γ的速度，这里上边的点表示求导数。于是在最简单的情形下，取F为单位面积上的力，这时它被称为剪应力，于是我们有

        对于固体   

        而对于流体 

        这里G称为剪切弹性常数，而μ称为粘性系数。这说明，在同样剪应力作用下，只要应力不超过一定的范围，固体产生一个变形就静止不动了，而流体则产生一个变形速度，即使力很小，力不变化，这个变形速度也会使变形一直维持下去，这就是流动。这就是固体和流体的最本质的区别。更形象地说，你用很大的力，去推一座房子，只要它没有破坏，他产生一点变形，并不会移动。可是如果你用一根指头来推浮在水里的万吨轮船，轮船也会以微小的速度前进的！

图1

图2

        流变体既具有流体的特性，又具有固体的特性。所以可以用它们的复合来表示。如果用图2 上面的a表示弹性体，b是用一个通气的活塞表示流体，c表示干摩擦（外力达到一个阈值时滑脱），则一般的流变体可以用图2 下面由这些元素的串联和并联构成的物体，不同的流变体可以用不同的a、b、c的串联或并联来模拟。值得指出的是，这时，各个元素中的粘性系数和弹性常数等都不再是一个常数，而是一个与变形、温度、以及变形和温度变化的历史有关的系数。实际情形是十分复杂的，不同的物质它的表现形式会很不同。

        实际上，并不是在相同的温度下，流变体的粘性是相同的。以肉皮冻为例，当它从高温降低到室温（比方说是23°C）时，可能还可以流动，只有在放置一段时间，或继续降低温度，才能够呈现为固体的性质。可是如果从肉皮冻的固体状态升温到室温时，它可能还是固体。同样，粥和玉米糊也有这个情况。这说明，它们的粘性和温度的关系很大，而且不仅和温度本身有关，还和温度变化的过程，或者说和温度变化的历史有关。

        另外拿一瓶果酱，你想把它倒进另外一个容器里，一开始倒不出来。可是当你把它激烈地摇晃几下，你就能够把它倒出来了。如你仔细观察，粥也有这个特点。摇晃前后，尽管受同样的重力，可是表现很不相同。这说明它们的行为和变形的历史有关，摇晃无非是给了它们外力，从而产生了变形，这个变形的历史影响了它们的行为。

        早期的材料力学与弹性力学是适应工业与民用建筑结构、道桥结构、车船与航空等结构的舒适、安全与节约发展起来的。主要的研究内容是常用的工业结构材料所制成的梁、板、壳和它们的组合体的强度刚度和稳定性来展开的。

       随着工业使用机器生产的范围的扩大，随着人类对自然现象的科学研究深入，人们不断提出新的材料行为的问题。这些问题的精确回答愈来愈显得迫切。

       用机器生产巧克力，需要精确回答巧克力在什么温度下是流动的和在什么温度下硬结。炼油工业需要回答在管道中原油的阻力，以及它随温度的变化关系，以便在需要时加温以减阻。在机制面条时又需要对面粉与水的适当比例，以及对和好的面的各项物理特性的精确了解。医学上为了了解心脏的负担以及心脑血管疾病的机理，需要对血液的粘性测定，为了了解某种药液，能不能顺利通过注射器的针管，又需要对这些药液的粘性精确测定。地质学家为了预测山体崩塌和泥石流的发生，需要探讨岩石和泥土的流变规律。等等，不一而足。

        就以印刷行业来说，只要考察油墨在印刷机上的行为，就可以知道流变学的重要性。整个印刷过程与油墨有关的无非是以下5个环节：

       1.油墨从墨罐中转移到印刷机墨斗中，是倒入，或是用铲子刮取，这是属于油墨的流动性或塑性的问题；

        2.油墨从墨斗中转移到墨辊上的过程，这时油墨是从宽阔处向窄缝间伸入，与油墨的流动性有关，粘性太大固然麻烦，但粘度过小也不行，好的油墨就会很好地粘附在墨辊上而又不会到处流淌；

        3.在墨辊上，油墨匀开的过程和从墨辊到墨辊的转移过程(这个过程是经由若干根墨辊到达印版滚筒的)，这时，油墨在墨辊之间受到压挤，以均匀的薄膜匀开到墨辊的表面，油墨中的颜料粒子被压溃，二级凝聚被破坏而变成一级粒子均匀地分散，这样反复地进行，最后在印版滚筒上均匀地匀开，得到均匀的油墨薄膜，这是使印刷中不产生深浅的重要过程；

        4.油墨从印版滚筒上转移到纸上；印到纸上的油墨向纸内渗透，这时在墨辊和纸之间油墨受到印压时，油墨的一部分被压挤到纸张的细缝间去，油墨借表面张力毛细管现象渗透到纸张纤维的缝间，在这过程中，溶剂挥发，留下亮油的薄膜，必须在短时间内形成有某种硬度的薄膜，以防油墨在成象时渗墨；

        5.在印刷过程结束时，形成的墨膜的变形，是形成的薄膜所具有可变形性和强度问题，需要考虑偶尔的碰蹭擦不掉的粘附力和强度，当把印刷品堆叠到一起时，为了不被上面的纸张背面粘掉墨膜，也需要油墨能迅速硬化和成膜后有充分的强度。   

        除此之外，作为特殊情形，在凹版印刷中，油墨的转移主要是靠渗透到纸上完成的，所以油墨的流动性特别重要。在电子计算机的喷墨打印，新闻油墨等用于高速印刷机上，所以在向印刷机输送油墨的管中，也应有油墨流动的问题。

        总之，这些新的研究对象，与以往研究得较多的钢铁、水泥、木材、有色金属等不同，科学家们把它们称为软物质。研究它们的学问称为流变学（Rheology）。有趣的是，在英文里，流变学和神学（Theology）只有开头一个字母之差，而且开头的字母R和T在英文打字键盘上是紧挨着的，粗心的打字员，经常会把流变学打成神学。这也不奇怪，因为流变学的复杂性，的确有点像神学一样高深莫测。

        目下流变学按照应用范围来分，可以分为血液流变学、食品流变学、化妆品流变学、石油产品流变学和高分子流变学等。总之，流变学的历史还很短，还有大量不清楚的问题有待研究。形形色色的新兴工业和研究领域需要大量熟悉流变学的人才。