肥皂液

肥皂泡釋義：比喻很快破滅的希望或幻想。

《趣味物理學》

你會吹肥皂泡嗎？這件事情並不像想象的那麼簡單。我本來也認為吹個肥皂泡不需要什麼技巧，但是，事實卻告訴我，要想吹出又大又漂亮的肥皂泡，也的確是一種藝術，是需要好好練習的。那麼，像吹肥皂泡這樣簡單平常的事，也值得去幹嗎？

是的，這玩意兒在日常生活里是並不受到特別歡迎的，至少在談話里我們對它不太感興趣；但是，物理學家對它卻有不同的看法。“試著吹出一個小小的肥皂泡來，”物理學家說，“仔細去看它：你簡直可以終身研究它，不斷地從這兒學到許多物理學上的知識。”

事實上，肥皂泡薄膜面上誘人的色彩，使物理學家可以量出光波的波長，而研究嬌嫩的薄膜的張力，又幫助了關於分子力作用定律的研究，這種分子力就是內聚力，如果沒有內聚力，世界上就會除了最微細的微塵之外什麼也沒有了。

當然，我寫出下面這幾個實驗的目的，並不是要來探討這些重大的問題。我這裡寫的只是一些引人入勝的消遣，只是用來使你對吹肥皂泡的藝術有一個認識。在波依斯著的《肥皂泡》那本書里，有很多關於各種肥皂泡實驗的詳盡說明。我這裡只談幾個最簡單的實驗。

肥皂泡可以用普通洗衣服的黃肥皂的溶液吹出，但是對於這件事情真有興趣的人，我介紹他採用橄欖油或杏仁油肥皂，因為這兩種肥皂最適宜吹制又大又漂亮的肥皂泡。把一小塊這種肥皂小心放在清潔的冷水裡溶化，最好用潔凈的雨水或雪水，如果沒有的話，至少也得用冷卻了的開水。如果想使吹出的泡能夠耐久，還得在肥皂液里加上1/3（依容積計）的甘油。接下來，用一隻小茶匙把溶液上層的泡沫去掉，然後把細瓷管或細筆管的一端裡外兩面擦過肥皂，放到溶液里去。用10厘米左右長的細麥稈也可以得到很好的成績。

肥皂泡可以這樣吹：把管口豎直地放到溶液里，使得管口上蘸上一層溶液膜，拿起來小心地吹。由於肥皂泡里裝進了從我們肺部出來的暖氣，這氣體比房裡的空氣一般要輕些，因此吹出的泡就會向上升起。

假如一徠下子就能夠吹出直徑10厘米大小的泡來，那麼所配成的溶液就可以用了；否則就要在溶液里加些肥皂，一直到能夠吹出這樣大小的泡為止。但這還不夠。把肥皂泡吹出以後，用手指蘸些肥皂液，試著插進肥皂泡里去，假如肥皂泡不破裂，那就可以做下面的實驗了；如果肥皂泡破裂了，那麼還得加些肥皂到溶液里去。

各個實驗一定要仔細耐心地去做。房裡的光線一定要儘可能充足，否則，從吹出的泡上看不到美麗的彩虹。

下面是幾個吹肥皂泡的有趣的實驗。

花朵四周的肥皂泡：拿一些肥皂液倒在一隻大盤裡或者茶具托盤裡，倒到大約2～3毫米厚的一層；在盤子中心放一朵花或者一隻小花瓶，用一隻玻璃漏斗把它蓋起。然後緩緩把漏斗揭開，用一根細管向裡面吹去棗於是就吹出一個肥皂泡來；等到這個肥皂泡達到相當大以後，把漏斗傾斜（像圖58右所示的樣子），讓肥皂泡從漏斗底下露出來。於是，那朵花或者那隻小花瓶就給罩在一個由肥皂薄膜做成的、閃耀著各種彩虹的透明半圓罩子底下了。

如果手頭有一個小型的石膏人像，也可以用來代替方才的花或者花瓶（圖59右）。這應該先在石膏人像頭上滴一點肥皂液，等到大肥皂泡吹成以後，把管子透過大肥皂泡膜伸進去，把人像頭上的小肥皂泡也吹起來。

一個套一個的肥皂泡（圖59左）：用方才那個漏斗先吹出一個大肥皂泡來，然後把細長的管子整個浸到肥皂液里，使它除了含在嘴裡的一部分之外，全段都蘸上了肥皂液，然後小心地把這根管子插進大肥皂泡的膜里，一直伸到中心，再慢慢地抽回來，到離大肥皂泡的膜不遠的地方，吹出第二個泡來，然後在這個泡里吹出第三個、第四個，等等。

肥皂膜造成的圓柱體（圖60）：先準備兩個鐵絲圓環。把吹好的肥皂泡放在下面一個環上，把沾有肥皂液的另一個環從上面輕輕放到肥皂泡上，然後，把這個環慢慢向上提，把泡拉長，一直到它成圓柱形為止。有趣的是，假如你把上面的圓環提高到比圓環圓周長更大的高度，圓柱的一半就收縮起來，另一半卻放寬起來，終於變成了兩個泡。

肥皂泡的薄膜總是在張力的作用之下，而且對於它裡面的空氣有壓力；把吹有肥皂泡的漏鬥口放近蠟燭火焰的話，可以看到肥皂泡還有一個有趣的現象：你把它從溫暖的房間帶到比較冷的地方，它就會縮小體積。相反，如果從冷的地方帶到熱的地方，體積就會脹大。原因當然是泡里空氣的熱脹冷縮。假如在零下15攝氏度的時候，這個泡的體積是10003厘米，那麼，當它走進到溫度是15攝氏度的房間里，體積應該增加1103厘米：

1000×30×（1/273）≈1103厘米

我們還應該指出，一般人認為肥皂泡的“壽命”太短，這一點，是並不完全正確的：如果給它適當的照顧，可以使肥皂泡保存到幾十天。英國物理學家杜瓦（他因對液化空氣的研究而著名）把肥皂泡保存在特製的瓶子里，排除塵埃，防止乾燥和空氣的震蕩，可以把肥皂泡保存一個月或者還不止。有人把肥皂泡保存在玻璃罩下面，一直保存了好幾年。

它是輕巧之物，只要維繫得法，便是貝努利虛功原理的推理結果。虛功原理要求平衡態的勢能為極小，在肥皂泡里，若干數量得空氣被面積為極小的曲面，即肥皂膜包圍起來。這是在所有給定體積的立體中，球面積最小的證據。這種結論是圓的極小性：在所有給定面積的圖形中，圓周長最短的立體類比。

那麼，肥皂泡為何是彩色的呢？其實，肥皂膜本身是無色的，就像一張透明的玻璃紙一樣，陽光在肥皂膜的正面和背面都會產生反射。當陽光穿過正面，遇到了背面，立刻反射回來；反射回來的光線回到正面，又會引起一定的反射。陽光是由7種單色光組成的，如果在肥皂薄膜的某一處恰好使得兩股反射回來的紅光相互抵消了，在這個地方看到的就是失去了紅光的陽光，看上去就是藍綠色。而在另一部分，某種色光得到了加強，呈現出來的就是另一種顏色。肥皂泡就是這樣把陽光分解，呈現色彩斑斕的圖案。

其實，不僅肥皂泡會產生這種現象，只要是光線射入任何透明薄膜時，都會發生這種現象。如我們常見到水上的油膜、蜻蜓或蒼蠅的翅膀、CD片等等，在太陽光的照射下，都會顯得色彩繽紛。這個道理與肥皂泡呈現彩色的道理是一樣的。這是因為陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的。當它在薄膜正反兩面來回反射時，由於這兩個面之間的距離極微小，分別從正面和背面反射出來的兩束光線，就可能重疊起來這樣一來，陽光中的七種顏色光，在不同厚度的地方，有的會得到加強，有的卻會減弱，甚至相互抵消。於是，膜上有的地方顯得紅一些，有些地方顯得藍一些，有些地方又顯出別的顏色，於是我們就看到了五顏六色。這也稱為薄膜色。這樣的現象，叫做光的干涉。