氣泡探秘

說(shuō)起氣泡，人們都很熟悉。在孩童時(shí)候，你們自己或許就曾經(jīng)將空心導(dǎo)管一次次插入肥皂水中，吹起過(guò)五彩繽紛的肥皂泡。肥皂泡就是一種氣泡，雖然它和那些天真無(wú)邪的歲月一樣轉(zhuǎn)瞬間成為過(guò)去，然而隱藏在氣泡中的種種奧秘，將隨著人類認(rèn)識(shí)領(lǐng)域的拓寬，變得越來(lái)越有吸引力!

你還記得嗎?數(shù)學(xué)家用嚴(yán)密的微積分方程證明了：當(dāng)容納的空氣質(zhì)量一定時(shí)，球形的肥皂泡表面積最小。一點(diǎn)不起眼的肥皂泡能自覺(jué)體現(xiàn)這一數(shù)學(xué)和自然原理，正是出于盡可能少地儲(chǔ)存能量之需要。像自然界的流水自發(fā)向低處流，直到最低處才停止；像彈簧沒(méi)有受到外力作用時(shí)，總能自發(fā)收縮到最低限度一樣，它們都趨向儲(chǔ)能最少狀態(tài)。建筑師受肥皂泡的啟發(fā)，設(shè)計(jì)出堅(jiān)固而造價(jià)低廉的穹頂結(jié)構(gòu)；生物學(xué)家一直把肥皂泡的外層薄膜作為研究細(xì)胞膜的簡(jiǎn)單模式……

在啤酒氣泡的啟示下，美國(guó)物理學(xué)家格拉塞爾于1952年發(fā)明了觀察帶電粒子徑跡的“氣泡室”。那一年的一天下午，格拉塞爾在酒吧間要了一杯啤酒，他沒(méi)馬上去品嘗，只是靜靜等待杯中小氣泡冒完。接著他將一粒沙子放人杯中，沙子下沉的路徑上，周圍不斷有小氣泡冒出。在這些氣泡觸發(fā)下，正在苦苦思索如何捕捉看不見(jiàn)的高能粒子的格拉塞爾突然頓悟。他用透明的液態(tài)氫代替啤酒，裝人耐高壓的密封容器，制作成有名的“氣泡室”。當(dāng)宇宙中高能帶電粒子穿過(guò)氣泡室時(shí)，它經(jīng)過(guò)的路途中液氫像“沸騰”一樣，產(chǎn)生了許多可觀察的小氣泡，使帶電粒子的飛行軌跡清楚可辨，和沙子進(jìn)入啤酒中產(chǎn)生的氣泡軌跡類似。1960年，格拉塞爾因此項(xiàng)重大發(fā)明榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在6500萬(wàn)年以前，統(tǒng)治地球數(shù)百萬(wàn)年之久的恐龍突然神秘消失，引起了科學(xué)家極大興趣，也提出過(guò)種種假說(shuō)。1996年，英美科學(xué)家對(duì)蒙大拿州出土的一塊包裹在琥珀內(nèi)的小氣泡分析時(shí)，驚奇地發(fā)現(xiàn)在7000萬(wàn)年前，地球大氣中氧氣含量是33％，遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的21％，并由此提出，地球大氣中氧氣含量一直在減少。而體形巨大的恐龍?jiān)谘鯕夂康陀?2％時(shí)就無(wú)法生存。所以他們認(rèn)為很可能是大氣中氧氣含量不斷降低，恐龍才從衰亡走向滅絕。

其實(shí)石頭與琥珀的狀況相似。科學(xué)家將石頭切成薄片，放在顯微鏡下觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面也有許多小氣泡、水珠，有些氣泡甚至還在運(yùn)動(dòng)著。這些氣泡中有豐富的古氣象等方面資料。美國(guó)科學(xué)家對(duì)從月球帶回的381公斤巖石研究，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一例巖石中有氣泡、水珠，說(shuō)明月球上沒(méi)有空氣，月球演化過(guò)程中沒(méi)有水的參與。最近幾年，不斷有科學(xué)家報(bào)道說(shuō)，火星歷史上涌現(xiàn)過(guò)濤濤洪水，火星上可能有原始生命……因?yàn)榭茖W(xué)家在南極洲和非洲大陸，找到了幾塊被證明為是來(lái)自南極的隕石。證據(jù)在隕石內(nèi)部小氣泡中，里面包裹的氣體成份、化學(xué)特征與火星大氣相同。

不久以前，荷蘭科學(xué)家德夫勒曾用高速照相機(jī)，揭示了小蝦發(fā)聲的奧秘。原來(lái)大海中小蝦快速合攏大鉗時(shí)，產(chǎn)生了速度為112公里／小時(shí)的細(xì)水流，導(dǎo)致水壓急劇下降，并形成一個(gè)直徑約4毫米的小氣泡。當(dāng)水壓迅速恢復(fù)時(shí)，小氣泡被壓破，同時(shí)發(fā)出清脆響聲。怪不得人們對(duì)大海中小蝦發(fā)出的鼓噪聲刮目相看。在二戰(zhàn)中，狡猾的日本人偷襲珍珠港時(shí)，也念念不忘利用小蝦的鼓噪聲掩護(hù)，使其潛艇能避開(kāi)美軍的聲納探測(cè)系統(tǒng)。

近年，俄羅斯和美國(guó)的科學(xué)家在一份聯(lián)合研究的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中稱，丙酮溶液中小氣泡內(nèi)爆時(shí)，可以引發(fā)一場(chǎng)核聚變反應(yīng)!語(yǔ)出驚人，小氣泡果真能創(chuàng)造如此驚天動(dòng)地的能量嗎?我們還是先觀看他們的做法吧。在實(shí)驗(yàn)中，俄美兩國(guó)的科學(xué)家首先用氫的同位素氘替換了丙酮溶液中的氫原子，制造出一種特殊的丙酮溶液。他們將該溶液冷卻到冰點(diǎn)后，用聲波脈沖迫使它產(chǎn)生波動(dòng)。這時(shí)，只有句號(hào)一般大小的氣泡出現(xiàn)，令人眩目的是小氣泡不穩(wěn)定，產(chǎn)生后隨即內(nèi)爆，發(fā)出閃光，同時(shí)釋放高能中子，這一過(guò)程竟使小氣泡內(nèi)溫度高達(dá)1000萬(wàn)攝氏度，與太陽(yáng)上發(fā)生核聚變時(shí)溫度一樣。科學(xué)家認(rèn)為，如果該實(shí)驗(yàn)可以重復(fù)，可能意味著一種產(chǎn)生核聚變能的簡(jiǎn)單方法誕生。

上面列舉的事例只是人類研究小氣泡時(shí)所獲得的部分收獲。在小氣泡中，一定還有很多奧秘等待著我們?nèi)ヌ剿?