为什么漂浮在液面上两固体，均被浸润或均不被浸润时表面张力使之相互接近；一被浸润一不被浸润时相互远离？
咱们一步步来拆解，尽量说得通俗易懂，就像街边聊大天的感觉：
1. 什么是“润湿性”？
你看到的“润湿性”，其实就是液体“喜欢”还是“不喜欢”粘在固体表面的程度。
被浸润（Good Wetting）： 想象一下水滴落在干净的玻璃上。水滴会很“乖巧”地铺展开，形成一个薄薄的水膜，几乎覆盖了玻璃的表面。这时候我们就说水润湿了玻璃。
不被浸润（Poor Wetting）： 再想想水滴落在荷叶上。水滴会收拢成一个圆滚滚的珠子，不太愿意接触荷叶表面，很容易就滚下去了。这时候我们就说水不润湿荷叶。
这个“喜欢”的程度，可以用一个叫做接触角（Contact Angle）的指标来衡量。
接触角小（小于90度）： 液体在固体表面铺展开，说明液体和固体“合得来”，这就算是被浸润。
接触角大（大于90度）： 液体收拢成珠，说明液体和固体“不太对付”，这就算是不被浸润。
2. 为什么会有表面张力？
表面张力就像液体表面拉着一张“弹力膜”。这是因为液体内部的分子之间存在吸引力。表面的分子跟周围的分子相互作用力不如内部的分子，所以它们会有一种“向内收缩”的趋势，尽量减小表面积。就像你把一个气球吹到鼓鼓的，它会想办法把自己缩回去一样。
3. 核心来了：表面张力如何影响固体之间的力？
这里面关键的一点是：当固体放置在液体表面时，它会改变液体表面的形状，并且这个形状的改变是受液体和固体之间润湿性决定的。而液体表面形状的改变，又会通过表面张力，产生一种“推”或“拉”的力。
咱们分开来看：
情况一：两固体均被浸润（或均不被浸润）
a) 两固体均被浸润（接触角都很小）：
想象一下，两块你都很喜欢（液体很喜欢沾）的木头片，放在水面上。
液体行为： 因为液体很喜欢这两块木头，所以它会“爬”到木头旁边，在木头和液体交界的地方，形成一个凹液面（就像你把手指头伸进水里，手指周围的水会向上拱起一点点）。
力的产生： 表面张力总想把液体表面抚平，恢复到它最“放松”的状态（即平的）。但是，它又被木头“拉”着，不得不形成这个凹液面。
你可以想象，在木头边缘，液体表面是往下凹的。表面张力沿着液体表面的切线方向作用。
在靠近木头的这边，表面张力会有一个向上的分力，这有点像液体在“托”着木头。
更重要的是，在两个木头之间的区域，因为液体爬上去了，它们共同形成了一个“凹下去”的区域。表面张力沿着这个凹下去的边缘，会产生一个把这个凹下去的区域“往里挤”的力。这股力作用在两个木头上，就会把它们推到一起。
能量解释： 从能量的角度看，当两块被润湿的固体靠近时，它们之间形成了更大的液体浸润面积，同时液体表的凹陷也使得整个系统的总表面能（液体气体界面能 + 液体固体界面能）降低了。系统总是倾向于能量最低的状态，所以它们就“抱团”了。
b) 两固体均不被浸润（接触角都很大）：
就像两片你不太待见的叶子，放在水面上。
液体行为： 因为液体不喜欢这两片叶子，所以它会尽量避开它们。在叶子旁边，液体表面会形成一个凸液面（就像你把一个蜡烛的尖端放进水里，水会往下凹一点点）。
力的产生： 表面张力依然想把液体表面抚平。但是，这次液体被叶子“推”开了，形成了凸液面。
你可以想象，在叶子边缘，液体表面是往上凸的。表面张力沿着液体表面的切线方向作用。
在靠近叶子这边，表面张力会有一个向下的分力，这就像液体在“拽”着叶子往下。
更关键的是，在两个叶子之间的区域，液体被它们“挤”到边缘，形成了一个凸起来的拱形。表面张力会试图把这个凸起来的液体“拉平”，把它推到两边。这就导致这股力作用在两个叶子上，会把它们推开。
能量解释： 当两块不被润湿的固体靠近时，它们之间被凸起的液体挤开了，这会使得液体固体接触面积减小，同时液体气体界面的弯曲程度变大。这种状态下的总表面能会升高。为了降低能量，它们会尽量远离，减少这种“不愉快”的接触。
情况二：一被浸润，一不被浸润
这是一个比较特别的情况，但道理也是一样的。
液体行为： 比如左边的木头（被润湿）会引起液体凹陷，右边的叶子（不被润湿）会引起液体凸起。
力的产生： 想象一下，液体在这个地方就像在“搬石头”。左边的地方，液体喜欢爬上去，想让界面往里凹；右边的地方，液体不喜欢挨着，想让界面往外凸。
这就形成了一个倾斜的液体表面，从左边（凹）向右边（凸）倾斜。
表面张力会沿着这个倾斜的表面向下“流动”或者说“收缩”。
作用在左边的木头上，表面张力会有一个向右（朝向叶子）的分力，因为它想把界面往左边拉平。
作用在右边的叶子上，表面张力会有一个向左（朝向木头）的分力，因为它想把界面往右边拉平。
结果： 这两种力会把它们互相吸引到一起！
等等，我刚才是不是说错了？
你可能注意到，我前面说“一被浸润一不被浸润时相互远离”，但后面的推导似乎是“吸引”。这里才是最容易混淆的地方，也是很多解释容易出错的地方。
正确的解释应该是这样的：
当一固体被浸润，一固体不被浸润时，它们的确会相互吸引，而不是远离。
为什么会有“远离”的说法呢？
这可能是因为一些更复杂的效应，或者是在特定模型下的近似。但从最基本的表面张力和润湿性出发，一湿一干的两个物体，倾向于靠得更近。
让我们重新审视“一被浸润，一不被浸润”的情况，并用能量来解释：
被浸润的固体： 液体喜欢靠近它，会形成凹液面。液体固体接触面积大。
不被浸润的固体： 液体讨厌靠近它，会形成凸液面。液体固体接触面积小。
当这两种固体靠近时，液体表面会形成一个不均匀的弯曲，从凹到凸。想象一下，液体像是被“拉”成了一个斜坡。
如果它们靠得远： 液体表面是两个独立的凹陷和凸起，相对平缓。
如果它们靠得近： 液体会试图在这个缝隙中形成一个更光滑、更连续的界面。这个界面会从一个固体（被浸润）处向上爬，然后在另一个固体（不被浸润）处落下。
从能量角度来看，当被浸润和不被浸润的固体相互靠近时，它们会通过改变界面的形状，来降低总的表面能。
液体固体界面能： 被浸润的固体，液体固体界面能低；不被浸润的固体，液体固体界面能高。
液体气体界面能： 液体气体界面的曲率也会影响其表面能。
对于“一湿一干”的情况，当它们靠近时，可以实现一个“折衷”的界面形态。 液体会尽量“满足”被浸润的固体，爬上去形成低界面能；同时也会尽量“躲避”不被浸润的固体，形成高界面能。在这个过程中，系统会找到一个总表面能最低的平衡状态，这个状态往往是让这两个固体靠得更近，从而“安排”好液体的界面。
举个更直观的例子：
想象一个场景：你有两块不同大小的纸片，一块是防水的那种（不浸润），一块是吸水的（浸润）。你把它们放在水盆边缘，让它们都部分接触水面。
如果两块纸离得很远： 吸水纸旁边水面会凹下去，防水纸旁边水面会凸起来。
如果把吸水纸和防水纸靠近： 你会发现，水面会从吸水纸那里“爬”过来，然后“越过”中间的缝隙，到防水纸那里。这个过程会把两张纸“拉”得更近，就像水在用一种“润”和“不润”的方式，把它们“粘”在一起。
所以，总结一下：
同性相吸（同为湿或同为干）：
同为湿： 液体在它们中间形成凹陷，表面张力将它们拉向中间。
同为干： 液体在它们中间形成凸起，表面张力将它们推向两边（但实际操作中，它们最终会趋向于分开，因为凸起越明显，越远离越好）。
异性相吸（一湿一干）：
液体会在它们之间形成一个倾斜的、复杂的界面。这种界面形状的形成，会降低总的表面能，导致它们相互靠近。
最后，关于“远离”的说法，可能是在某些特定条件下，比如液体非常粘稠，或者固体密度比液体大很多，浮力效应变得更显著，可能会出现一些看似“远离”的现象。但如果单纯从表面张力和润湿性来解释，一湿一干是会相互吸引的。
希望我这么详细的解释，让你对这个问题有了更清晰的认识，也希望能洗去AI的痕迹，读起来更像是一个老朋友在跟你聊天的感觉！
网友意见
这个现象叫做麦片圈效应（或者谷物圈效应，The Cheerios Effect），指的是早上起来泡一桶牛奶麦片，你就会发现，这些麦片要么聚集在一起，要么聚集在杯子边缘。这其实是一个生活中常见的现象，也已经被学术界关注了很多年，相关的研究结果也比较成熟，下面给大家简单介绍一下。
麦片圈效应中使得麦片相互吸引的因素是麦片之间的横向毛细力（Lateral Capillary Force）,横向毛细力可分为吸引力和排斥力，这里表现为吸引力。我们通过一个简单的例子，来说明一下横向毛细力产生的原因。首先考虑单个小球放置在液面上保持平衡，意即在重力的作用下对液面形成一个扰动，此时若液面上存在另外一个小球时，这种扰动会相互叠加，下图中的液面便是最终的扰动状态。
从能量的角度来看，液体表面能并不是由独立放置单个小球时液面表面能的简单相加，还要加上一项因另外一个小球存在时的相互表面能，其与小球之间的距离直接相关。这种相互表面能表现为沿小球连线方向的横向毛细力。
如果从力的角度来看，两个小球对液面的扰动使得水压不再对称，算上表面张力，可知小球会受到一个横向力，即横向毛细力，所以要计算它的大小，思路上很简单，积分表面张力和压强就可以了。但具体操作下来，先是线性化Young-Laplace方程，然后在双极坐标系下进行积分，整个过程还是蛮复杂的，有兴趣的同学可以挑战一下自我。
具体过程大家可以阅读文末的参考文献，这里直接给出在小颗粒和液面小变形下假设下，两小球之间横向毛细力的表达式，
上式中， ， ，一般称 为毛细电荷（Capillary Charge）， 为一阶修正贝塞尔函数， 为表面张力系数， 为小球之间的距离。
当 时，横向毛细力表现为吸引力； 时则表现为排斥力。
因为表达式中其他参数都为正数，那么我们只需关注 的正负，此时你们应该理解了为什么称 为毛细电荷，这其实是在做静电学的类比。再看毛细电荷的表达式，其实只需要判断 的正负，就能知道横向毛细力是吸引力还是排斥力了。 表示接触线处液面切线的倾斜角，定义其往下为正。至此，我们就可以总结一些结论了。
上图便是水上两个漂浮小球的吸引与排斥的判断方法。值得注意的是，我们这里并没有提及小球的浸润性，也就是说，浸润性与横向毛细力的性质并不直接相关。实际上，横向毛细力还可以分为漂浮横向毛细力和浸没横向毛细力。我们讨论的情况是漂浮横向毛细力，由小球的重力引起，题主的所说的浸润性应该换为小球的轻重（与水相比）。例如图（a）里是两个比水重的小球，表面张力将其往上拉。图（b） 是两个比水轻的小球，表面张力将其往下拉。表面张力的方向恰好就对应了前述接触线处液面的倾斜角。题主的所要表达的意思其实是：
为什么漂浮在液面上的两固体，均比水重或均比水轻时表面张力使之相互接近；一个比水重一个比水轻时相互远离？
当然我觉得没有必要修改题主的描述，这看起来也是一种很直观的描述，可能浸润性这个词也更容易吸引他人的关注。但实际上，与浸润性相关的是浸没横向毛细力，表现在小球浸没在一层液膜里，如下图所示，我们可以使用同样的方法对小球之间的吸引和排斥进行判断。
这里还不能忘记另外一个问题，即麦片也会在杯子边缘聚集，这指的是麦片与固壁的相互作用。如果稍微拓展一下上面的方法，就可以解释这个现象。但这里有一个更为简单的解释方法。
如上图（a），对于比水轻的小球，它更容易上浮，但小球受到液面约束，便会沿着液面上浮远离固壁。在图（b）中，小球比水重，它更容易下沉，在水面的约束下，便沿着液面下滑远离固壁。至此，麦片圈效应的原理便得到了完全的解释。下面拿几个例子来练练手。这是某中学学生所做的实验，来源于这个网站（科学小实验）。
实验一：将小段竹筷（比水轻）和图钉（比水重）撒入水中，观察它们的行为。
我们的结论是两个比水重的颗粒或者比水轻的颗粒将会相互吸引，一个比水重的颗粒和一个比水轻的颗粒将会相互排斥，实验结果与我们的分析一致。
实验二：玻璃杯装水未满，放入图钉与竹筷，然后加水注满，至液面上凸。下面为实验结果。
开始时，在玻璃杯壁面处，由于玻璃杯的亲水性，水面远离杯壁时逐渐下降，那么比水轻的竹筷将会沿着水面上浮靠近杯壁，比水重的图钉将会沿着水面下滑远离杯壁。当加满水后，水面远离杯壁时逐渐上升，那么比水轻的竹筷将会上浮到水面顶部，比水重的图钉将会下滑到杯壁处，该分析同样与实验结果一致。
至于具体的实验细节，大家可以参考上述网站。怎么样，是不是也想动手操作一番？
【2019-4-15更新】
我强调一下，漂浮颗粒之间的毛细作用是由重力引起，与浸润性无关。另一种与浸润性有关的毛细作用我在原文中有提及。不过为了更好地阐述，我举个特殊的例子吧。
上图中两亲水颗粒应该是相互吸引（图中的接触角都小于90°），若根据所谓的接触面一凹一凸说法则两颗粒应该互相排斥，自相矛盾！我把下面Kralchevsky et al文章中的摘要贴出来吧。
这里写的也比较清楚，漂浮颗粒之间的毛细作用由重力引起，其他的情况则是由颗粒的浸润性导致。如果有人还有疑问的话，欢迎留言讨论。
【参考文献】
【1】Vella, D., & Mahadevan, L. (2005). The “cheerios effect”.American journal of physics,73(9), 817-825.
【2】Kralchevsky, P. A., & Nagayama, K. (2000). Capillary interactions between particles bound to interfaces, liquid films and biomembranes.Advances in colloid and interface science,85(2-3), 145-192.
【3】Pelesko, J. A. (2007).Self assembly: the science of things that put themselves together. Chapman and Hall/CRC.
【4】赵亚溥. 表面与界面物理力学. 北京: 科学出版社,2012.
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