5.13 蕴藏着知识的肥皂泡

吹肥皂泡的游戏，想必我们小时候都玩过。我看着那些纷飞在空中的彩色泡泡，总忍不住想打破它们。你一定会吹肥皂泡，但是又大又漂亮的肥皂泡你能吹出来吗？这就不一定了吧。

事实证明，如何吹出又大又漂亮的肥皂泡是需要练习的。小小的肥皂泡也有大学问。对科学家而言，一个肥皂泡里蕴含着的物理知识犹如大海一样无穷无尽。英国的科学家凯尔芬勋爵曾经说道：“请您吹个肥皂泡并且看着它，您可以终身研究它，不断从中汲取物理知识。”

看着五光十色的肥皂泡，其中肥皂泡反射出的颜色就是物理学家用来测量光波长度的小助手，它让光波波长的测量变得可行。甚至薄薄的肥皂泡壁也有着你难以想象的奥秘，那就是表面张力和分子之间力的相互作用规律——也就是内聚力。内聚力是物质构成形态的根本，没有内聚力，世界上至今就只能存在细小的尘埃而已。

关于肥皂，除了其中的一些科学知识，我们更感兴趣的是肥皂泡可以让我们的童年更欢乐。在《肥皂泡》一书中，英国物理学家博伊斯设计了许多关于肥皂泡的小实验，帮助人们掌握吹肥皂泡的要领。

首先准备好实验器材，毕竟巧妇难为无米之炊。我们需要准备用来吹肥皂泡的溶液，还需要吹的物件。在准备溶液时，书中建议选用纯橄榄油或扁核桃油制作的肥皂来做原料。这两种肥皂制作出来的溶液很适合吹那些又大又美丽的肥皂泡。

肥皂液制作的要点是适宜的浓度，制作方法也十分简单。你只需切下一小块肥皂把它放在干净的冷水中，等待肥皂融化，你就会得到肥皂液。在选取水时最好使用干净的雨水或冷水，如果没有的话就用晾凉的白开水。普拉托建议在准备好的肥皂液中加入适当比例的甘油，这样吹出的肥皂泡能够保持长时间不破。最后，用找好的物件吹肥皂泡来检验肥皂液的浓度是否合适。选择吹肥皂泡的工具时建议找一根细的陶瓷管或者长约10厘米的麦秆儿，找到之后还要稍作处理，才能用来吹泡泡。陶瓷管要在管的末端里外都抹上肥皂液，麦秆儿则要记得将底端劈成十字形状。

接着，让我们用吹泡泡来检验肥皂液的浓度。先用小勺撇开肥皂液表面的泡沫，把细管直上直下地插进去再取出来，让细管的末端有一层薄薄的肥皂液膜，紧接着缓缓地向管子里吹气。由于吹进去的空气来自我们的肺里，温度较高且质量要轻于空气，所以吹好的肥皂泡会向上飘。

判断肥皂溶液浓度是否适合主要根据肥皂泡的大小，如果肥皂泡大概能达到直径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，当你用手指蘸上肥皂液插进肥皂泡时，肥皂泡是不会破碎的。

把要用到的工具带来，我们找一个光线充足的实验地点，然后开启我们的实验。在这里我简要介绍四个有趣易操作的小实验。

第一个实验我们学习制作一个罩在花瓶上的肥皂泡，实验成功的话你会发现花瓶像是被罩在彩虹色的玻璃里一样 [图5-15（a）]。先找来一个盘子，倒上肥皂溶液，让溶液平铺在盘子上，溶液的厚度大概为2～3毫米，大致铺满整个盘子。把准备放在肥皂泡里的花瓶摆放在盘子的正中间，大小以能被玻璃漏斗扣住为准。然后我们开始制作彩虹色的“玻璃罩”，把漏斗扣在盘子上，缓缓提起漏斗，对着漏斗下部的细管缓缓地吹气，渐渐你会发现盘子上出现了一个大的肥皂泡。肥皂泡的大小取决于个人喜好，你慢慢倾斜漏斗，让肥皂泡的身体展现出来，这样你就会发现花瓶藏在了彩色泡泡里。

图5-15 肥皂泡实验

（a）罩在花瓶上的肥皂泡；（b）罩在大肥皂泡里的顶在石像上的小肥皂泡；（c）多层泡中泡

我们要做的第二个实验和第一个实验借助的原理相似。如图5-15（b）所示，先找来一个人体雕像，然后在雕像的头上滴一两滴肥皂液，在头顶先吹一个大的肥皂泡，然后再用吹肥皂泡的细管蘸好肥皂液插进大泡里面吹一些较小的泡泡。这一切都做好了，你会发现那个雕塑上多出了一顶桂冠，那顶桂冠在阳光的映照下多姿多彩。

第三个和第四个实验略有难度，第三个实验是多层泡中泡 [图5-15（c）]，区别于一个大肥皂泡里面有几个小肥皂泡，而是像俄罗斯套娃一样在大肥皂泡里吹一个较小的，然后再在吹好的肥皂泡里再吹一个更小的，就这样依次下去。在做这个实验时，我们要借助第一个实验中的大漏斗来吹最外面的泡泡，然后如第二个实验一样先处理下用来吹泡泡的物件，再小心地穿过第一个肥皂泡的薄壁进入中心位置吹第二个肥皂泡。

第四个实验是把球形的肥皂泡变成圆柱体，具体做法如图5-16所示。我们需要新的道具才能做这个实验，就是直径大小相等的金属环。我们先吹一个肥皂泡，然后把肥皂泡放在其中一个球形泡泡上，然后用肥皂溶液浸泡金属环。之后，用已经浸泡过的金属环接触肥皂泡然后轻轻向上提拉，使得肥皂泡变成圆柱体为止。有些人不擅把握两个金属环中间的距离，使得本来应该变成圆柱体的肥皂泡一分为二变成两个完全不同的肥皂泡。

图5-16 怎样制作圆柱形肥皂泡

怎么样，这几个实验有趣吧。看起来不起眼的肥皂泡力量却不小，肥皂泡的薄膜受表面的张力作用，并且挤压着泡泡中的空气。当你用肥皂泡朝向燃烧着的蜡烛时，你能看到火焰明显偏向一方（图5-17）。

图5-17 肥皂泡薄膜将空气排出

而且如果把肥皂泡从暖和的房间拿到寒冷的房间，你能很直观地看到泡泡的体积在变小。反过来把它从寒冷的房间拿到暖和的房间，你能看到泡泡膨胀起来。这种现象是由于肥皂泡内部空气的热胀冷缩造成的。假设在零下15 ℃的房间里，肥皂泡的体积是1000立方厘米，那么当它转移到零上15 ℃的房间中，它的体积会增加大约110立方厘米。

除此之外，其实真正的肥皂泡并不是易碎的，如果处理得当，你可以保存它数年之久。英国研究液化空气方面著名的物理学家杜瓦就曾经将几个肥皂泡保留了大概一个多月，美国的劳伦斯更是将肥皂泡沫保存了数年之久。所以转瞬即逝并不是肥皂泡的特征。