抽水机的原理
如果我们对抽水机感兴趣，就会知道，抽水机抽水的抽力，实际上是来自于大气压。水并不是被抽上来的，而是通过叶轮抽出抽水机内的空气，瞬时降低机内气压然后再借助于大气压的压力把水压上来的。
所以一般来讲抽力的极限就是大气压强，而物理学上一般会用标准大气压来计算，那么这个压强有多大？
标准大气压，1644年由意大利物理学家托里拆利提出，其值为101.325kPa。就是每平方米的面积上承受101325牛顿的力，如果太抽象的话我们就可以形象的理解成，一个底面积为一米的76厘米高的汞柱的重量带来的压力，或者更直观一点，可以取10.33米的水柱做参照。
埃万杰利斯塔·托里拆利
那么相应的我们就可以知道，如果一个水泵在没有中继的情形下，最大的抽水作业距离也超不过10.33米，因为在这个高度下，大气压和水柱在重力作用下的压强平衡了，无法再把水面压上升了。然而高度能达到100米以上的北美红杉，却能轻易的把水由树根运输到顶部，这个输水系统是用了什么样的神奇方法呢？就让我们来探索一下这其中的奥秘。
关于水的张力现象
这个现象与水的张力有关，我们需要简单的对水的张力做一下了解。19世纪，德国的阿格内斯·波克尔斯女士，通过一个简单的实验证明了张力的存在。就是把一小块金属圆片系在一个绳子上，然后放到水面上，因水面会对金属片产生一种“吸力”，从水面上提起金属圆片的所需要的力大于从桌面上提起所需要的力。这就证明了水面张力的作用。
水面之所以会形成张力，是因为水分子之间的吸引力非常强大，每个水分子都有一个较大的氧原子和两个较小的氢原子，氧原子位于分子中央，两个氢原子分布在两侧，形成一个张开的V形。可是，尽管与自己的氢原子结合的十分紧密，氧原子仍然不会放过偶然路过的其他粒子。氧原子总是在不断吸引其他水分子的氢原子，形成人们所说的氢键。氢键的力量让水分子凝聚成了整体。说以水分子只要相互接触就会相互吸引融合成仿佛整体一般。
而这时处在水的表面的水分子，它的受力却会不一样。它们会受到下方水分子的吸引，但上方却没有别的水分子。表面的这层水分子受到的力有向下的、向侧面的，却没有向上的，于是它形成了一张具有弹性的薄膜，紧紧的包裹着下面的水分子，同时尽可能的向内收缩，减小自己的面积，这就是表面张力的来源。它源自于水分子之间的吸引力。
毛细现象是自然界张力的运用
在宏观世界中一切仿佛都在重力的主导作用下运行，然而在微观世界里重力的主导作用却遭遇了强有力的挑战。在分子层面，张力的作用甚至大过了重力的影响。因此就会发生一些在宏观世界里和重力作用下不相符的有趣现象，比方说毛细现象。
毛细现象，是指液体在细管内克服地心引力而上升的现象。如果我们把一个干毛巾的一端放到水中，也会发生这种有趣的现象，水分子会逆着重力往上爬，没多久就会浸湿水面上方的一大片。而它和毛细现象都来自于同一个原理，那就是张力的作用。
毛细现象
毛巾是用棉花做的，放大来看看棉花的纤维细长而蓬松，与水分子接触后，水分子会牢牢的吸附在棉花纤维上，沿着每根纤维的表面慢慢的爬行。由于水分子之间的引力很强，所以第一个接触毛巾的水分子，会把后面的一窜伙伴都拉上来。水分子前拉后拥，不断的挤占着棉花纤维里面的空间，直到在张力的作用下与受到的重力达到平衡，这就是一端浸入水面的毛巾还会再向上浸湿一小段的原因。
显微镜下的棉花纤维
红杉的输水系统
从某种意义上来讲树木确实向高处运输水的大师，树木的输水系统藏在木质部中，细小的管子贯通树干，从树根一直延伸到树梢的叶子里。我们所说的“木头“的主要成分就是这些小管子。不过，随着树木长得越来越高大，最内层的树芯就会逐步失去输水功能。毛巾吸水靠的是毛细现象，但这只能把水抽到几米的高度这对很高的树来说远远不够。红杉在输水上另有办法，它的水不是推上去的，而是拉到高处的。所有树木都拥有类似的输水系统，但红杉的体系无愧是其中精品。
红杉
红杉树叶的背面遍布着气孔，在这些气孔的内部有着纤细的网络，交织着充满水的通道。这是树木输水管道的末端，在在到达气孔之前，主输水管道经过多次分岔，每一次分岔都会让直径变得更小。在这里输水管道终于接触到了空气，它的末端直径只有10纳米左右。水分子紧紧的吸附在每条管道的内壁上，水的表面向下凹陷，形成纳米尺度下的“小碗”状。阳光会加热树叶和叶子里的空气。当水面上的某个水分子获得了足够的能量，就会脱离下面的伙伴，蒸发到空气中。这时在纳米尺度下的“小碗”就变形了:因为失去一个水分子，它凹陷的太深。表面张力会向更深处拉扯水分子，让它们挤的更紧，以便进一步缩小表面积。有很多新的水分子可以填补那个被蒸发掉的空隙，但它们都在输水管的深处。输水管里的水会向上移动，去填补那个被蒸发的水分子，由此引发连锁效应，层层传递到树干低处。单个输水管的直径很小，表面张力会对下方的水产生极强的拉力，无数叶子共同作用形成的合力足以拉动管道系统里的水从树根直抵树梢。这些水的确会受到向下的重力，但众多微弱的拉力汇聚起来，最终赢得了这场战斗。
从树苗开始，管道输水系统就不断伸展，但绝不会断裂，所以树叶背面的气孔总能得到输水系统的滋润。在树木的成长过程中，这套系统一刻不停的向上抽水保障供给。如果管道系统彻底空了，树木就无法再次往里面充水。在成长过程中，树木会确保管道里的水长流不竭。不管树木长到多高，它都必须确保输水系统完好无损。最高的红杉之所以都长在海岸附近，是因为海滨的雾气能够帮助他们的叶子保持湿润。这样一来，红杉就不需要从根部抽取那么多水了，这减轻了系统的负担，树木也因此长得更高。
水从树叶中蒸发的过程被称为“蒸腾作用”，在阳光的照射下，这个过程时刻都在进行。宛如巨人一般的红杉实际上是数量惊人的一束水管，不断的从森林的地下吸水，利用一部分水完成光合作用，再把剩下的水蒸发向天空中。
如果没有充足的水分，它们就无法向天空伸展。美妙的是，它们不需要水泵就能完成抽水的任务。树木将问题化繁为简，利用微观世界的法则，将同样的过程重复数百万次，最终完成了不可思议的任务。它们是活用物理学的巨匠。
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