今天教你如何吹出世界上最大的泡泡

想必大多數(shù)人小時(shí)候都玩過(guò)吹泡泡，畢竟哪個(gè)少年不想在心儀的女生面前秀一波操作，而哪個(gè)少女又不喜歡在陽(yáng)光下閃耀著七彩光芒的泡泡呢？

只不過(guò)，要把泡泡玩出花來(lái)，可能就不是那么簡(jiǎn)單了。泡泡雖然看似很脆弱，但其實(shí)它們也有一些復(fù)雜的物理知識(shí)基礎(chǔ)作為支撐，長(zhǎng)期以來(lái)，在物理學(xué)界，吹泡泡一直都是一門(mén)“嚴(yán)肅的科學(xué)”。

所以有一群看似正經(jīng)的物理學(xué)家，他們想的卻是如何“吹”出世界上最好、最大的泡泡，要問(wèn)為什么？別問(wèn)，問(wèn)就是要最大的！

如何“吹好”泡泡？

早在19世紀(jì)，比利時(shí)物理學(xué)家約瑟夫·普拉托就概述了決定肥皂膜結(jié)構(gòu)的四條基本表面張力定律，即普拉托定律。

根據(jù)他提出的定律，泡泡之所以會(huì)呈圓形是因?yàn)樗谋砻鎻埩ΑＳ捎谥亓Φ拇嬖?，液體會(huì)被這股力量往下拉，但是水分子間的相互吸引力比水分子與空氣之間的吸引力強(qiáng)，因此氣液間的表面積就會(huì)增大，在這個(gè)過(guò)程中，液體會(huì)逐漸“變胖”，其形狀看起來(lái)就像是一個(gè)圓。而當(dāng)給定的體積不變時(shí)，圓形的表面積是最小的，也就是說(shuō)，需要的能量最少，所以泡泡就朝著圓滑的方向發(fā)展了。

在普拉托之后，也有不少科學(xué)家開(kāi)始加入到“如何吹泡泡”這項(xiàng)工作，先別急著笑，這可真不是為了娛樂(lè)，他們是在正經(jīng)玩。

20世紀(jì)40年代時(shí)，美國(guó)植物學(xué)家埃德溫·馬茨克（Edwin Matzke）就在他的實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)始手工制造泡泡，他注意到泡泡的形狀和植物組織中的細(xì)胞很相似，于是試圖通過(guò)泡泡來(lái)解讀細(xì)胞的某些特性...（不得不說(shuō)，想法很獨(dú)特啊。）

到了1994 年，來(lái)自愛(ài)爾蘭的數(shù)學(xué)家們都不再自己吹泡泡了，而是利用計(jì)算機(jī)建模來(lái)確定最佳幾何形狀的泡泡；另外，德國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家們則使用聲學(xué)懸?。ň薮蟮穆暡ǎ┦古菖輵腋≡诎肟罩校@是為了觀察環(huán)繞聲對(duì)泡泡中復(fù)雜諧波結(jié)構(gòu)的影響。（看起來(lái)很厲害的樣子..）

距離現(xiàn)在更近一點(diǎn)的2006年，來(lái)自哈佛大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在肥皂液中加入微小的膠體顆粒能夠在泡泡水外形成一層“保護(hù)膜”，讓產(chǎn)生的泡泡更加穩(wěn)定，并且還能塑造出不同的形狀。除此之外，科學(xué)家們甚至構(gòu)建了初步的微流體泡泡邏輯（AND / OR / NOT）設(shè)備，可用于傳輸治療藥物或化學(xué)試劑。

如何吹大泡泡？

但是到了近幾年，物理學(xué)家們又轉(zhuǎn)向了一個(gè)新的方向——怎么才能將泡泡吹得更大呢？

既然是“吹”，那必然少不了氣流的作用。在2016年，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的兩位物理學(xué)家制定了一個(gè)理論模型，用來(lái)試驗(yàn)氣流噴射到肥皂液膜時(shí)形成氣泡的確切機(jī)制。

為此他們還專(zhuān)門(mén)制作了一個(gè)大型“造泡泡”設(shè)備，用來(lái)張開(kāi)足足一米寬的垂直皂液膜。首先將肥皂溶液小心地倒在設(shè)備的導(dǎo)線(xiàn)上，接著拉開(kāi)兩根粘連在一起的導(dǎo)線(xiàn)，讓肥皂溶液形成一層薄的皂液膜。

準(zhǔn)備完成后，他們用流速不同的氣體向皂液膜噴射，并使用高速攝像機(jī)拍攝觀察吹入氣體的速度和氣泡的產(chǎn)生情況。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣泡僅在一定速度以上才會(huì)形成，而速度又取決于噴射氣流的寬度，如果射流較寬，那么形成氣泡的閾值將較低，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是噴射的這股氣流要和你皂液膜寬度相等甚至更寬，氣泡才會(huì)更容易形成。

大家也可以回想小時(shí)候吹泡泡的那根小棒子，上面的圓環(huán)一般都會(huì)比嘴巴要小，因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^(guò)嘴巴吹出氣流。

這還沒(méi)完，在上面研究的基礎(chǔ)上，紐約大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了微調(diào)，進(jìn)一步得出了推動(dòng)液膜形成泡泡所需的流速，以及這種流速和圓圈尺寸等數(shù)據(jù)的相關(guān)參數(shù)。

根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣流對(duì)泡泡的影響有兩種不同的方式：一種是用強(qiáng)勁而穩(wěn)定的風(fēng)推動(dòng)圓形的皂液膜來(lái)形成泡泡；另一種則是通過(guò)輸送緩慢而輕柔的風(fēng)注入到小泡泡中，再把泡泡慢慢吹大。

而我們看到街頭表演弄出的巨型泡泡就用到了第一種方法，表演者會(huì)跑起來(lái)或者快速揮動(dòng)手臂，來(lái)提供皂液膜“變凹”所需要的強(qiáng)勁而穩(wěn)定的氣流。

除了氣流因素之外，肥皂液的組成成分也是“吹出大泡泡”另一個(gè)非常重要的因素。

說(shuō)到這里，那就不得不提一下美國(guó)埃默里大學(xué)的賈斯汀·伯頓（Justin Burton）副教授，他在巴塞羅那開(kāi)會(huì)時(shí)碰見(jiàn)街頭表演者吹出了巨大的泡泡，在陽(yáng)光的照耀下，泡泡出現(xiàn)了薄膜干涉的光學(xué)現(xiàn)象。

對(duì)此，伯頓教授知道這是由于光從薄膜的兩個(gè)表面反射時(shí)產(chǎn)生的干涉圖樣所致，讓他感到驚訝的并非這個(gè)，而是如此薄的泡泡是怎么維持那么大表面積卻沒(méi)有破裂。

于是他回到家后開(kāi)始研究泡泡的配方，并且還叫上了他的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室一起玩吹泡泡。

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)聚合物對(duì)大泡泡的形成起了至關(guān)重要的作用，因?yàn)榫酆衔锟梢允箽馀莸膱?jiān)韌度提高，從而讓泡泡吹得更大還不容易爆開(kāi)。

賈斯汀·伯頓和他的學(xué)生在一起“玩泡泡”

最后給大家簡(jiǎn)單介紹下大泡泡的入門(mén)配方：1KG等離子水（就是普通礦泉水）、50ml洗滌劑、2~3克瓜爾膠（一種常見(jiàn)的增稠食品添加劑，充當(dāng)聚合物）、2克發(fā)酵粉、50ml酒精。

除了配方，吹大泡泡的工具也很重要。在Soap Bubble Wiki上介紹了一種自制的工具，能吸取盡可能多的泡泡水，吹出大泡泡。（大概長(zhǎng)下面這樣..）

有條件的同學(xué)不妨自己試試，成功吹出巨型泡泡的可以留言告訴大家，或者發(fā)出來(lái)讓大家康康。