气泡探秘

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  说起气泡,人们都很熟悉。在孩童时候,你们自己或许就曾经将空心导管一次次插入肥皂水中,吹起过五彩缤纷的肥皂泡。肥皂泡就是一种气泡,虽然它和那些天真无邪的岁月一样转瞬间成为过去,然而隐藏在气泡中的种种奥秘,将随着人类认识领域的拓宽,变得越来越有吸引力!
  你还记得吗?数学家用严密的微积分方程证明了:当容纳的空气质量一定时,球形的肥皂泡表面积最小。一点不起眼的肥皂泡能自觉体现这一数学和自然原理,正是出于尽可能少地储存能量之需要。像自然界的流水自发向低处流,直到最低处才停止;像弹簧没有受到外力作用时,总能自发收缩到最低限度一样,它们都趋向储能最少状态。建筑师受肥皂泡的启发,设计出坚固而造价低廉的穹顶结构;生物学家一直把肥皂泡的外层薄膜作为研究细胞膜的简单模式……
  在啤酒气泡的启示下,美国物理学家格拉塞尔于1952年发明了观察带电粒子径迹的“气泡室”。那一年的一天下午,格拉塞尔在酒吧间要了一杯啤酒,他没马上去品尝,只是静静等待杯中小气泡冒完。接着他将一粒沙子放人杯中,沙子下沉的路径上,周围不断有小气泡冒出。在这些气泡触发下,正在苦苦思索如何捕捉看不见的高能粒子的格拉塞尔突然顿悟。他用透明的液态氢代替啤酒,装人耐高压的密封容器,制作成有名的“气泡室”。当宇宙中高能带电粒子穿过气泡室时,它经过的路途中液氢像“沸腾”一样,产生了许多可观察的小气泡,使带电粒子的飞行轨迹清楚可辨,和沙子进入啤酒中产生的气泡轨迹类似。1960年,格拉塞尔因此项重大发明荣获诺贝尔物理学奖。
  在6500万年以前,统治地球数百万年之久的恐龙突然神秘消失,引起了科学家极大兴趣,也提出过种种假说。1996年,英美科学家对蒙大拿州出土的一块包裹在琥珀内的小气泡分析时,惊奇地发现在7000万年前,地球大气中氧气含量是33%,远高于现在的21%,并由此提出,地球大气中氧气含量一直在减少。而体形巨大的恐龙在氧气含量低于32%时就无法生存。所以他们认为很可能是大气中氧气含量不断降低,恐龙才从衰亡走向灭绝。
  其实石头与琥珀的状况相似。科学家将石头切成薄片,放在显微镜下观察时,发现里面也有许多小气泡、水珠,有些气泡甚至还在运动着。这些气泡中有丰富的古气象等方面资料。美国科学家对从月球带回的381公斤岩石研究,没有发现一例岩石中有气泡、水珠,说明月球上没有空气,月球演化过程中没有水的参与。最近几年,不断有科学家报道说,火星历史上涌现过涛涛洪水,火星上可能有原始生命……因为科学家在南极洲和非洲大陆,找到了几块被证明为是来自南极的陨石。证据在陨石内部小气泡中,里面包裹的气体成份、化学特征与火星大气相同。
  不久以前,荷兰科学家德夫勒曾用高速照相机,揭示了小虾发声的奥秘。原来大海中小虾快速合拢大钳时,产生了速度为112公里/小时的细水流,导致水压急剧下降,并形成一个直径约4毫米的小气泡。当水压迅速恢复时,小气泡被压破,同时发出清脆响声。怪不得人们对大海中小虾发出的鼓噪声刮目相看。在二战中,狡猾的日本人偷袭珍珠港时,也念念不忘利用小虾的鼓噪声掩护,使其潜艇能避开美军的声纳探测系统。
  近年,俄罗斯和美国的科学家在一份联合研究的实验报告中称,丙酮溶液中小气泡内爆时,可以引发一场核聚变反应!语出惊人,小气泡果真能创造如此惊天动地的能量吗?我们还是先观看他们的做法吧。在实验中,俄美两国的科学家首先用氢的同位素氘替换了丙酮溶液中的氢原子,制造出一种特殊的丙酮溶液。他们将该溶液冷却到冰点后,用声波脉冲迫使它产生波动。这时,只有句号一般大小的气泡出现,令人眩目的是小气泡不稳定,产生后随即内爆,发出闪光,同时释放高能中子,这一过程竟使小气泡内温度高达1000万摄氏度,与太阳上发生核聚变时温度一样。科学家认为,如果该实验可以重复,可能意味着一种产生核聚变能的简单方法诞生。
  上面列举的事例只是人类研究小气泡时所获得的部分收获。在小气泡中,一定还有很多奥秘等待着我们去探索!
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