5.13 蘊藏著知識的肥皂泡

吹肥皂泡的游戲，想必我們小時候都玩過。我看著那些紛飛在空中的彩色泡泡，總忍不住想打破它們。你一定會吹肥皂泡，但是又大又漂亮的肥皂泡你能吹出來嗎？這就不一定了吧。

事實證明，如何吹出又大又漂亮的肥皂泡是需要練習的。小小的肥皂泡也有大學問。對科學家而言，一個肥皂泡里蘊含著的物理知識猶如大海一樣無窮無盡。英國的科學家凱爾芬勛爵曾經說道：“請您吹個肥皂泡并且看著它，您可以終身研究它，不斷從中汲取物理知識。”

看著五光十色的肥皂泡，其中肥皂泡反射出的顏色就是物理學家用來測量光波長度的小助手，它讓光波波長的測量變得可行。甚至薄薄的肥皂泡壁也有著你難以想象的奧秘，那就是表面張力和分子之間力的相互作用規律——也就是內聚力。內聚力是物質構成形態的根本，沒有內聚力，世界上至今就只能存在細小的塵埃而已。

關于肥皂，除了其中的一些科學知識，我們更感興趣的是肥皂泡可以讓我們的童年更歡樂。在《肥皂泡》一書中，英國物理學家博伊斯設計了許多關于肥皂泡的小實驗，幫助人們掌握吹肥皂泡的要領。

首先準備好實驗器材，畢竟巧婦難為無米之炊。我們需要準備用來吹肥皂泡的溶液，還需要吹的物件。在準備溶液時，書中建議選用純橄欖油或扁核桃油制作的肥皂來做原料。這兩種肥皂制作出來的溶液很適合吹那些又大又美麗的肥皂泡。

肥皂液制作的要點是適宜的濃度，制作方法也十分簡單。你只需切下一小塊肥皂把它放在干凈的冷水中，等待肥皂融化，你就會得到肥皂液。在選取水時最好使用干凈的雨水或冷水，如果沒有的話就用晾涼的白開水。普拉托建議在準備好的肥皂液中加入適當比例的甘油，這樣吹出的肥皂泡能夠保持長時間不破。最后，用找好的物件吹肥皂泡來檢驗肥皂液的濃度是否合適。選擇吹肥皂泡的工具時建議找一根細的陶瓷管或者長約10厘米的麥稈兒，找到之后還要稍作處理，才能用來吹泡泡。陶瓷管要在管的末端里外都抹上肥皂液，麥稈兒則要記得將底端劈成十字形狀。

接著，讓我們用吹泡泡來檢驗肥皂液的濃度。先用小勺撇開肥皂液表面的泡沫，把細管直上直下地插進去再取出來，讓細管的末端有一層薄薄的肥皂液膜，緊接著緩緩地向管子里吹氣。由于吹進去的空氣來自我們的肺里，溫度較高且質量要輕于空氣，所以吹好的肥皂泡會向上飄。

判斷肥皂溶液濃度是否適合主要根據肥皂泡的大小，如果肥皂泡大概能達到直徑10厘米，那么就不用再增加肥皂了。除此之外，真正合格的肥皂泡溶液，當你用手指蘸上肥皂液插進肥皂泡時，肥皂泡是不會破碎的。

把要用到的工具帶來，我們找一個光線充足的實驗地點，然后開啟我們的實驗。在這里我簡要介紹四個有趣易操作的小實驗。

第一個實驗我們學習制作一個罩在花瓶上的肥皂泡，實驗成功的話你會發現花瓶像是被罩在彩虹色的玻璃里一樣 [圖5-15（a）]。先找來一個盤子，倒上肥皂溶液，讓溶液平鋪在盤子上，溶液的厚度大概為2～3毫米，大致鋪滿整個盤子。把準備放在肥皂泡里的花瓶擺放在盤子的正中間，大小以能被玻璃漏斗扣住為準。然后我們開始制作彩虹色的“玻璃罩”，把漏斗扣在盤子上，緩緩提起漏斗，對著漏斗下部的細管緩緩地吹氣，漸漸你會發現盤子上出現了一個大的肥皂泡。肥皂泡的大小取決于個人喜好，你慢慢傾斜漏斗，讓肥皂泡的身體展現出來，這樣你就會發現花瓶藏在了彩色泡泡里。

我們要做的第二個實驗和第一個實驗借助的原理相似。如圖5-15（b）所示，先找來一個人體雕像，然后在雕像的頭上滴一兩滴肥皂液，在頭頂先吹一個大的肥皂泡，然后再用吹肥皂泡的細管蘸好肥皂液插進大泡里面吹一些較小的泡泡。這一切都做好了，你會發現那個雕塑上多出了一頂桂冠，那頂桂冠在陽光的映照下多姿多彩。

第三個和第四個實驗略有難度，第三個實驗是多層泡中泡 [圖5-15（c）]，區別于一個大肥皂泡里面有幾個小肥皂泡，而是像俄羅斯套娃一樣在大肥皂泡里吹一個較小的，然后再在吹好的肥皂泡里再吹一個更小的，就這樣依次下去。在做這個實驗時，我們要借助第一個實驗中的大漏斗來吹最外面的泡泡，然后如第二個實驗一樣先處理下用來吹泡泡的物件，再小心地穿過第一個肥皂泡的薄壁進入中心位置吹第二個肥皂泡。

第四個實驗是把球形的肥皂泡變成圓柱體，具體做法如圖5-16所示。我們需要新的道具才能做這個實驗，就是直徑大小相等的金屬環。我們先吹一個肥皂泡，然后把肥皂泡放在其中一個球形泡泡上，然后用肥皂溶液浸泡金屬環。之后，用已經浸泡過的金屬環接觸肥皂泡然后輕輕向上提拉，使得肥皂泡變成圓柱體為止。有些人不擅把握兩個金屬環中間的距離，使得本來應該變成圓柱體的肥皂泡一分為二變成兩個完全不同的肥皂泡。

怎么樣，這幾個實驗有趣吧。看起來不起眼的肥皂泡力量卻不小，肥皂泡的薄膜受表面的張力作用，并且擠壓著泡泡中的空氣。當你用肥皂泡朝向燃燒著的蠟燭時，你能看到火焰明顯偏向一方（圖5-17）。

而且如果把肥皂泡從暖和的房間拿到寒冷的房間，你能很直觀地看到泡泡的體積在變小。反過來把它從寒冷的房間拿到暖和的房間，你能看到泡泡膨脹起來。這種現象是由于肥皂泡內部空氣的熱脹冷縮造成的。假設在零下15 ℃的房間里，肥皂泡的體積是1000立方厘米，那么當它轉移到零上15 ℃的房間中，它的體積會增加大約110立方厘米。

除此之外，其實真正的肥皂泡并不是易碎的，如果處理得當，你可以保存它數年之久。英國研究液化空氣方面著名的物理學家杜瓦就曾經將幾個肥皂泡保留了大概一個多月，美國的勞倫斯更是將肥皂泡沫保存了數年之久。所以轉瞬即逝并不是肥皂泡的特征。