泡泡為什麼是圓的

我們都喜歡泡泡，特別是滾圓滾圓、閃著虹彩光澤的肥皂泡。英國科學家查·波易斯出於對這種現象的好奇撰寫了一本200頁的書，書名叫作《肥皂泡的色彩和塑形力》。波易斯稱氣泡為「華麗的東西」，認為使氣泡成形的力存在於所有液體中，倒茶或者趟河時都會看到氣泡泛起。

可以想像向氣球里注水的情景，水注得越多，橡膠皮的氣球就越大，直到脹爆。再想像一下水滴：水掛在水龍頭口上聚集成滴，越聚越大，大到一定程度後會最終掉下來。波易斯提出一個問題：水滴到底為什麼會掛在水龍頭上，就好像水被裝在像氣球一樣的塑料袋裡，直到裝得太多袋子就破掉或掉下來呢?

事實上水滴外面並沒有袋子。但是波易斯認為，一定存在著某種無形的表皮使水能夠聚集成滴。這種「表皮」其實是水以及其他液體的一種性質，即表面張力。以水為例，在液面下，水分子之間有很強的吸引力，但表面的水分子與其上的空氣分子之間並沒有吸引作用，它們只受到下面的水分子向下、向內的吸引，這種「表面張力」便起到了水滴的「表皮」的作用。這層「表皮」使水滴能夠掛在水龍頭上，直到超重之後才掉下來。

不同液體有不同強度的「表皮」。比如，酒精的表面張力就比水小很多，根本不會成滴。但是水銀的表面張力卻是水的6倍，從破碎的溫度計里流出的水銀珠可以在地板上滾來滾去。

用肥皂水能吹出泡泡來也是因為有表面張力。用吸管在肥皂水裡蘸一下，在吸管的橫截面上就形成一層膜，如果對著吸管另一端吹氣，這層膜就像氣球一樣鼓起來，然後形成一個閉合的空氣泡，風一吹就飄走了。由於肥皂泡表面是有彈性的，肥皂泡里的空氣承受著壓力——跟氣球里的情形一樣。壓力的大小取決於肥皂泡曲面繃緊的程度，曲面越緊繃，肥皂泡越小，裡面空氣的力就越大。波易斯通過實驗發現，肥皂泡破碎的情形跟充氣氣球鬆開扎口的情形一樣，氣體從氣泡里射出來，有時竟然可以吹滅蠟燭。

那麼肥皂泡到底為什麼是圓的呢?這是因為表面張力使液體膜總是把自己拉緊，使自己盡量處於一種最緊湊的狀態——自然界里最緊湊的形狀就是球形。因此，肥皂泡裡面的空氣緊湊地擠在一起，產生的力與圍繞肥皂泡的外力相同。

但是波易斯發現，對正圓形的肥皂泡施加外力也可以改變它的形狀，比如，如果用兩個環粘住肥皂泡，然後把兩個環向兩端拉，肥皂泡就可以變成圓柱形。但是，這種非圓形的肥皂泡體積越大就越容易破碎。一個很長很長的圓柱形肥皂泡中間會慢慢變細，繼而分開，最終形成兩個單獨的半圓泡。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！