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可樂氣泡新發(fā)現(xiàn)：困擾科學家上百年的秘密，被一個本科生破解了

天天喝碳酸飲料，天天看杯子里“咕嚕咕?！鄙细〉臍馀荩瑓s從沒想過在氣泡這件小事上，竟然有一個困擾了科學家們一個世紀的問題。然而，這個問題卻被一個本科生給破解了，真想請他收下我的膝蓋。

先來回憶一下我們喝“肥宅快樂水”時的情景。將一罐可樂倒入杯中，杯子里“嘭嘭嘭”地產(chǎn)生了許多氣泡，隨后，氣泡慢慢浮到水面上。這個現(xiàn)象用物理原理解釋就是氣泡的密度小于可樂的密度，于是水給氣泡的浮力大于氣泡的重力，導致氣泡向上運動。

不過請注意，這里的杯子是普通杯子，你家我家大家都有的杯子。但如果是一個不普通的杯子，比如，細成一根吸管的杯子呢？

100年前，就有科學家發(fā)現(xiàn)，如果一根很細的管子里盛有液體，那么里面的氣泡就不會往上浮動。但至于為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，就成了困擾科學家們一個世紀的問題。

其實很早以前，就有人嘗試摘下破解這個問題的勝利果實。上世紀60年代，一位名叫Bretherton的物理學家第一個嘗試對這個反常的現(xiàn)象作出解釋。因此這個問題也被稱為“Bretherton問題”。

Bretherton假設(shè)在細管中的氣泡周圍包裹著一層非常薄的液體薄膜，它薄到我們的肉眼觀察不到。這個液體薄膜會和管壁接觸，當浮力想讓氣泡往上漂浮時，便會產(chǎn)生摩擦阻力，當重力、浮力、摩擦力平衡以后，氣泡便靜止不動了。然而理論再漂亮，也需實驗的支持。為了在實驗上觀察到液體薄層的存在，Bretherton設(shè)計了一個實驗裝置嘗試觀測它。然而實驗數(shù)據(jù)和理論的預測完全不符，假設(shè)失敗了。

科學家們并沒有停止好奇心，可即便他們在后續(xù)的各種實驗中絞盡腦汁，設(shè)計了各種復雜的實驗裝置，卻都未能發(fā)現(xiàn)液體薄膜的存在。

然而最近，這個困擾了無數(shù)科學家一個世紀的難題，竟然被一個本科生給破解了。在瑞士聯(lián)邦理工學院柔性界面工程力學實驗室實習的本科生Wassim設(shè)計了一個新的實驗裝置，發(fā)現(xiàn)了這種液體薄膜的存在。

他和實驗室負責人Kolinski使用了一束光，照在樣本上，然后又使用了一種定制的干涉顯微鏡測量反射回來的干涉光。物理課本告訴我們，光在通過不同介質(zhì)的界面時，會反射一部分回來，因此，光在通過管壁與薄膜、薄膜與氣泡這兩個界面時都會反射一部分，但由于通過薄膜與氣泡界面反射回來的光，相比前者多走了薄膜兩倍寬的距離，于是這反射回來的兩束光就會有一個相位差，因此它們會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

根據(jù)這個實驗原理，他們倆成功測量出薄膜的厚度——大約是1納米！現(xiàn)在你該知道為什么那么多科學家做了那么多實驗都找不到氣泡上的薄膜了，因為它實在是太薄了！

好了，難題倒是破解了。但另一個問題是，一個世紀以來的科學家們怎么都那么閑，一定要糾結(jié)于氣泡為什么在細管容器里不能浮上水面？其實破解這個問題，或許才能解釋另一個困惑了科學家們很久的問題：為什么疏松多孔的巖石中能夠存儲天然氣。

如果天然氣在巖石中也被一層很薄的液體薄膜包圍著，那么它們確實可以附著在多孔的巖石中不上浮。Wassim還指出，當加熱管壁后，這層薄膜會逐漸消失，這或許為以后研究、開發(fā)天然氣提供了理論與技術(shù)上的指導。