
18 世纪法国画家让·西蒙·夏尔丹 (Jean Siméon Chardin) 的放大/男孩吹泡泡的静物画(约 1734 年)。 (来源:公共领域)
法国画家让·西蒙·夏尔丹 (Jean Siméon Chardin)和爱德华·马奈 (Édouard Manet)都创作了著名的画作,描绘了孩子们通过吸管状的管子吹泡泡,尽管相隔一个多世纪。这些对气泡动力学的真实描述现在启发了法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的两位物理学家,他们进行了自己的肥皂泡实验,以更多地了解气泡动力学的早期形成阶段。他们在即将于 5 月 22 日发表在《物理评论流体》杂志上的一篇论文中描述了他们的实验结果。
泡泡看似轻浮,但背后有一些复杂的物理原理,对它们的研究早已成为严肃的科学。在 1800 年代,比利时物理学家Joseph Plateau概述了决定肥皂膜结构的四个基本表面张力定律。表面张力是气泡呈圆形的原因;对于给定的体积,该形状的表面积最小,因此需要最少的能量来维持。随着时间的推移,随着重力将液体向下拉(“变粗”),该形状将看起来更像一个足球,而不是一个完美的球体。
最近,法国物理学家在 2016 年针对空气射流撞击肥皂膜时肥皂泡形成的确切机制制定了一个理论模型。研究人员发现,只有在一定速度以上才会形成气泡,这取决于空气射流的宽度。 2018 年, 我们报道了纽约大学应用数学实验室的数学家如何根据肥皂薄膜的一系列实验对吹出完美泡泡的方法进行微调。 2019 年,麻省理工学院和普林斯顿大学的物理学家展示了如何通过将球形气泡限制在窄管中来均匀地形成球形气泡。管壁和气泡之间的相互作用使得整个系统对初始条件的不规则性不那么敏感。