文|段玉佩

玩泡泡 有門道

文|段玉佩

數(shù)學(xué)家為它想破頭，物理學(xué)家因它爭(zhēng)不休，化學(xué)家還沒琢磨透——是什么讓科學(xué)家們這么為難？答案就是泡泡！沒錯(cuò)，就是我們都玩過的、用吸管蘸一些肥皂水就能吹出來的泡泡。對(duì)小朋友來說，泡泡是玩具，其實(shí)對(duì)科學(xué)家來說，泡泡是更大的玩具。別小看這簡(jiǎn)單的泡泡，里面蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識(shí)呢！一起動(dòng)手玩泡泡前，我們不妨先來了解一下它！

泡泡的大小算百年

泡泡怎么吹？這個(gè)問題太簡(jiǎn)單了！把洗滌靈加入水中，拌勻，拿一個(gè)吸管，蘸一些混合好的液體，用嘴輕輕一吹，就吹出泡泡了。那你想過為什么需要向水中加入洗滌靈或肥皂水嗎？查看一下包裝信息，你會(huì)注意到在配料表一欄寫著“表面活性劑”，這就是能吹出泡泡的秘密。

表面活性劑是由一種長(zhǎng)得像豆芽的分子組成的物質(zhì)?！岸寡俊狈肿拥拇箢^和水的關(guān)系特好，遇到水就抱住不放，而豆芽的尾巴卻討厭水，希望離水越遠(yuǎn)越好。當(dāng)表面活性劑的“豆芽”分子遇到水之后，“豆芽”的頭部就齊整整地排列在水面上了，尾巴則翹起來遠(yuǎn)離水。當(dāng)你用吸管蘸了溶液開始吹時(shí)，空氣把水吹開了，“豆芽”分子迅速重新分布，在薄薄的水層上、下表面分列成兩層，把水夾在中間，形成薄薄的一層膜，兩邊均是表面活性劑分子，就像一個(gè)“三明治”般，兩邊的“豆芽”分子手拉著手圍著中間的水層，呈現(xiàn)出很好的韌性和延展性，中間的水膜為了保障自己的穩(wěn)定，把總面積縮為最小，就形成了泡泡。

泡泡為什么一定要形成球形，而不能是方形或別的形狀呢？數(shù)學(xué)家在1884年解答了這個(gè)問題，因?yàn)橥瑯拥捏w積，球體的表面積最小。但如果你再吹一個(gè)泡泡，將它與之前的那個(gè)泡泡貼在一起，變形之后的兩個(gè)泡泡仍能保持“表面積和體積比最小”這個(gè)結(jié)論嗎？這一次，數(shù)學(xué)家則花了116年，才真正證明了上面的結(jié)論——你隨便吹出的兩個(gè)泡泡，就夠數(shù)學(xué)家頭疼一百多年。

搭一座泡泡塔

泡泡的斑斕為哪般

你仔細(xì)觀察過自己吹的泡泡嗎？如果觀察仔細(xì)些，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，并不一定每個(gè)泡泡都是五彩繽紛的，有的泡泡表面灰暗，這是怎么回事？是光照的原因嗎？我們可以試一試在不同的光源條件下觀察泡泡——白熾燈下、節(jié)能燈下、陽(yáng)光下。但泡泡總是有的時(shí)候彩色，有的時(shí)候灰暗，看來，光源的類別對(duì)泡泡表面的顏色影響不大。是調(diào)配泡泡的洗滌靈或肥皂水不同嗎？你仍可以做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，但結(jié)果一樣會(huì)告訴你，這和泡泡的配料也無關(guān)。那到底是什么奪走了這些泡泡的斑斕？

原來，當(dāng)光線進(jìn)入泡泡的上層水面時(shí)，一部分會(huì)被反射，另一部分會(huì)繼續(xù)射到下面的水層，并在這層再次反射。先后兩次反射的光線“前后腳出發(fā)，并排向前走”，有的時(shí)候碰在一起，彼此平息，顏色就暗淡；有的時(shí)候撞到一塊，前簇后擁，反而更加熱鬧，顏色就愈加斑斕。那么，究竟什么時(shí)候會(huì)碰到呢？這取決于泡泡的膜層厚度。如果泡泡膜層的薄厚程度剛好能讓射入的光線發(fā)生恰到好處的干涉，那就會(huì)出現(xiàn)斑斕。讀者朋友在中學(xué)的物理課上，會(huì)學(xué)到這個(gè)“相長(zhǎng)干涉”的知識(shí)。

表面的彩紋源于光的干涉

怎樣讓泡泡保持的時(shí)間更久

保持時(shí)間的秘訣，是讓泡泡周圍的環(huán)境盡量濕潤(rùn)。如果你想讓泡泡停在你的書桌上，那最好先把書桌弄濕，否則干燥的桌面一接觸泡泡，就會(huì)將水分吸走，把泡泡弄破?？赡苣阋呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)泡泡停留在塑料、雨衣、橡膠手套這些防水材料上時(shí)，能夠保持更長(zhǎng)的時(shí)間，甚至你還可以用這些材料來把泡泡當(dāng)乒乓球顛。這是因?yàn)?，這些材料都具有疏水性，水不喜歡它們，喜歡躲它們遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，所以泡泡一遇到它們，就彈開了。玩累的時(shí)候，你也可以給泡泡找一個(gè)最安全的地方——水面，泡泡在那里，能保持的時(shí)間最長(zhǎng)。

怎樣讓泡泡更結(jié)實(shí)

如果想讓泡泡不那么容易破，可以加入一些甘油或白糖，這些物質(zhì)能夠讓泡泡更具韌性。你吹過的最大的泡泡有多大？聽科學(xué)家說，泡泡最高能吹4米，寬度呢？沒有最寬，只有更寬。你要不要挑戰(zhàn)一下呢？

怎樣搭建泡泡塔

泡泡擠在一起時(shí)，接觸面會(huì)緊貼在一起，你發(fā)現(xiàn)兩個(gè)泡泡之間的面會(huì)向哪個(gè)方向凸起呢？有沒有觀察過？當(dāng)小泡泡和大泡泡接觸后，凸起會(huì)朝著大泡泡那方，兩個(gè)大小一樣的泡泡遇到一起，中間層會(huì)不偏不倚。三個(gè)勢(shì)均力敵的泡泡在一起呢？接觸面形成的角度恰好都是120°。那么更多的泡泡放一塊又會(huì)怎樣？不如動(dòng)手試試看吧！

怎樣吹出多層泡泡

有的泡泡高手可以吹出多層的泡泡，一個(gè)大泡泡中套著一個(gè)中泡泡，中泡泡中還有小泡泡。這是怎么做到的呢？你可以先吹一個(gè)大泡泡，然后小心地將吸管抽出來，重新蘸一下洗滌靈和水的混合液，再小心地將吸管插入大泡泡，輕輕地吹，一個(gè)新泡泡就在大泡泡中誕生了。以此類推，就能吹出更多層的泡泡了。你最多能吹幾層呢，比比看吧！

怎么樣，泡泡的學(xué)問可不小吧！瑞士的簡(jiǎn)·泰勒教授曾研究指出：“經(jīng)常玩泡泡、研究泡泡的孩子，他們的大腦皮層上控制運(yùn)動(dòng)的區(qū)域發(fā)展得會(huì)更好，在運(yùn)動(dòng)技能上會(huì)有更好的表現(xiàn)?！笨磥?，我們可以跟家長(zhǎng)說明后，正大光明地去玩泡泡啦！

擠在一起的泡泡們