說起氣泡,人們都很熟悉。在孩童時候,你們自己或許就曾經(jīng)將空心導(dǎo)管一次次插入肥皂水中,吹起過五彩繽紛的肥皂泡。肥皂泡就是一種氣泡,雖然它和那些天真無邪的歲月一樣轉(zhuǎn)瞬間成為過去,然而隱藏在氣泡中的種種奧秘,將隨著人類認(rèn)識領(lǐng)域的拓寬,變得越來越有吸引力!
你還記得嗎?數(shù)學(xué)家用嚴(yán)密的微積分方程證明了:當(dāng)容納的空氣質(zhì)量一定時,球形的肥皂泡表面積最小。一點(diǎn)不起眼的肥皂泡能自覺體現(xiàn)這一數(shù)學(xué)和自然原理,正是出于盡可能少地儲存能量之需要。像自然界的流水自發(fā)向低處流,直到最低處才停止;像彈簧沒有受到外力作用時,總能自發(fā)收縮到最低限度一樣,它們都趨向儲能最少狀態(tài)。建筑師受肥皂泡的啟發(fā),設(shè)計出堅固而造價低廉的穹頂結(jié)構(gòu);生物學(xué)家一直把肥皂泡的外層薄膜作為研究細(xì)胞膜的簡單模式……
在啤酒氣泡的啟示下,美國物理學(xué)家格拉塞爾于1952年發(fā)明了觀察帶電粒子徑跡的“氣泡室”。那一年的一天下午,格拉塞爾在酒吧間要了一杯啤酒,他沒馬上去品嘗,只是靜靜等待杯中小氣泡冒完。接著他將一粒沙子放人杯中,沙子下沉的路徑上,周圍不斷有小氣泡冒出。在這些氣泡觸發(fā)下,正在苦苦思索如何捕捉看不見的高能粒子的格拉塞爾突然頓悟。他用透明的液態(tài)氫代替啤酒,裝人耐高壓的密封容器,制作成有名的“氣泡室”。當(dāng)宇宙中高能帶電粒子穿過氣泡室時,它經(jīng)過的路途中液氫像“沸騰”一樣,產(chǎn)生了許多可觀察的小氣泡,使帶電粒子的飛行軌跡清楚可辨,和沙子進(jìn)入啤酒中產(chǎn)生的氣泡軌跡類似。1960年,格拉塞爾因此項重大發(fā)明榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。
在6500萬年以前,統(tǒng)治地球數(shù)百萬年之久的恐龍突然神秘消失,引起了科學(xué)家極大興趣,也提出過種種假說。1996年,英美科學(xué)家對蒙大拿州出土的一塊包裹在琥珀內(nèi)的小氣泡分析時,驚奇地發(fā)現(xiàn)在7000萬年前,地球大氣中氧氣含量是33%,遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的21%,并由此提出,地球大氣中氧氣含量一直在減少。而體形巨大的恐龍在氧氣含量低于32%時就無法生存。所以他們認(rèn)為很可能是大氣中氧氣含量不斷降低,恐龍才從衰亡走向滅絕。
其實(shí)石頭與琥珀的狀況相似??茖W(xué)家將石頭切成薄片,放在顯微鏡下觀察時,發(fā)現(xiàn)里面也有許多小氣泡、水珠,有些氣泡甚至還在運(yùn)動著。這些氣泡中有豐富的古氣象等方面資料。美國科學(xué)家對從月球帶回的381公斤巖石研究,沒有發(fā)現(xiàn)一例巖石中有氣泡、水珠,說明月球上沒有空氣,月球演化過程中沒有水的參與。最近幾年,不斷有科學(xué)家報道說,火星歷史上涌現(xiàn)過濤濤洪水,火星上可能有原始生命……因?yàn)榭茖W(xué)家在南極洲和非洲大陸,找到了幾塊被證明為是來自南極的隕石。證據(jù)在隕石內(nèi)部小氣泡中,里面包裹的氣體成份、化學(xué)特征與火星大氣相同。
不久以前,荷蘭科學(xué)家德夫勒曾用高速照相機(jī),揭示了小蝦發(fā)聲的奧秘。原來大海中小蝦快速合攏大鉗時,產(chǎn)生了速度為112公里/小時的細(xì)水流,導(dǎo)致水壓急劇下降,并形成一個直徑約4毫米的小氣泡。當(dāng)水壓迅速恢復(fù)時,小氣泡被壓破,同時發(fā)出清脆響聲。怪不得人們對大海中小蝦發(fā)出的鼓噪聲刮目相看。在二戰(zhàn)中,狡猾的日本人偷襲珍珠港時,也念念不忘利用小蝦的鼓噪聲掩護(hù),使其潛艇能避開美軍的聲納探測系統(tǒng)。
近年,俄羅斯和美國的科學(xué)家在一份聯(lián)合研究的實(shí)驗(yàn)報告中稱,丙酮溶液中小氣泡內(nèi)爆時,可以引發(fā)一場核聚變反應(yīng)!語出驚人,小氣泡果真能創(chuàng)造如此驚天動地的能量嗎?我們還是先觀看他們的做法吧。在實(shí)驗(yàn)中,俄美兩國的科學(xué)家首先用氫的同位素氘替換了丙酮溶液中的氫原子,制造出一種特殊的丙酮溶液。他們將該溶液冷卻到冰點(diǎn)后,用聲波脈沖迫使它產(chǎn)生波動。這時,只有句號一般大小的氣泡出現(xiàn),令人眩目的是小氣泡不穩(wěn)定,產(chǎn)生后隨即內(nèi)爆,發(fā)出閃光,同時釋放高能中子,這一過程竟使小氣泡內(nèi)溫度高達(dá)1000萬攝氏度,與太陽上發(fā)生核聚變時溫度一樣。科學(xué)家認(rèn)為,如果該實(shí)驗(yàn)可以重復(fù),可能意味著一種產(chǎn)生核聚變能的簡單方法誕生。
上面列舉的事例只是人類研究小氣泡時所獲得的部分收獲。在小氣泡中,一定還有很多奧秘等待著我們?nèi)ヌ剿?