綜述
太陽系內(nèi)的行星都圍繞著一個高溫恒星運行,也就是太陽,據(jù)探測,其表面溫度能夠達到5500攝氏度,核內(nèi)溫度更是飆到了2萬攝氏度之高。
而與這個宏觀世界對應(yīng)的,地球上的一個微觀世界里也出現(xiàn)了同樣數(shù)值的高溫,到底是哪里呢,你也許想象不到,答案就是孩子們用肥皂水吹出的泡泡。
復雜的肥皂泡
回憶一下在公園里遇到有人吹泡泡的場景,一根細長的透明塑料管,裝著一點肥皂水,又或者是裝在一個大大的水盆里面,借助手里的兩個圓環(huán)裝置就能把肥皂水變成滿天飛的泡泡,孩子們開心地追著泡泡,讓它們在自己的手里破掉,發(fā)出歡樂的笑聲。
這個場景和2萬攝氏度的高溫怎么能聯(lián)系在一起呢?如果真是如此,為什么從來也沒有聽說過有人因為吹泡泡受傷的新聞呢?
其實這個問題并不難回答,如果人們能夠充分了解宏觀世界和微觀世界的之間的區(qū)別,就不會對此感到疑惑了。
肥皂泡沫在破裂的瞬間可以產(chǎn)生2萬攝氏度的高溫,這其實是一個微觀維度上的反應(yīng),這種反應(yīng)對肉眼是完全不可見的,所以人類不能直觀地發(fā)現(xiàn)它的存在,要想了解肥皂泡破裂的瞬間到底發(fā)生了什么,必須要在專業(yè)的顯微儀器之下才能實現(xiàn)。
肥皂泡炸裂看起來微不足道,在我們感官中的存在感還比不上一只蚊子,但是在微觀研究中,它們自身的組成也是非常復雜的。
首先,它形成的原理就包含了許多復雜的理論,肥皂泡依靠液體的表面張力來支撐自己的形狀構(gòu)成,雖然肥皂的成分削弱了這一張力的作用,但是它同時帶來一種穩(wěn)定作用,可以在拉伸的過程減少水分的蒸發(fā),從而讓氣泡的形狀能夠維持得更久。
那么為什么一定是球形而不是其它形狀呢?這也是液體的性質(zhì)決定的,在外部拉伸的作用下,球是給定體積最小而表面積最小的形狀,這就確保了肥皂泡更好更持久的穩(wěn)定性,同時球狀意味著氣流能夠在其中更充分地運動,這樣當我們在吹氣的時候,肥皂泡的大小才能夠隨時改變。
除了這些,肥皂泡還會發(fā)生合并、低溫凝結(jié)、干涉和反射等物理現(xiàn)象,其中的物理原理又要更復雜了。
無法捕捉的2萬攝氏度
從物質(zhì)組成上說,肥皂泡所包含的粒子數(shù)量就多到無法計算,所以在它發(fā)生破裂的瞬間,大量的粒子會產(chǎn)生高強度的快速運動,并在一個極為短暫的時間區(qū)間里面產(chǎn)生出超高溫度。
但是這整個過程的發(fā)生對人類來說是完全察覺不到的,也不會產(chǎn)生任何燒傷或者燙傷的后果,而且就算肥皂泡直接在我們的皮膚表面發(fā)生破裂,觸感也僅僅只是如一陣氣流拂過一般,最多就是留下一點非肥皂水的水漬,產(chǎn)生清清涼涼的感覺,連溫熱都沒有,這看上去與2萬攝氏度的高度八竿子都打不到一起去。
肥皂泡產(chǎn)生了如此驚人的高溫,人體卻毫無知覺,這主要是因為這樣兩個原因,第一,所謂的2萬攝氏度高溫其實是理論推算的結(jié)果,也就是說在物理學的語境中,肥皂泡在破裂時應(yīng)該是有這個高溫產(chǎn)生的過程的,科學家根據(jù)物質(zhì)條件按照公式計算得出了這個結(jié)果。
同時這個高溫所持續(xù)的時間非常短暫,在計算過程中一度造成了很大困難,這種難以統(tǒng)計的時間長度也是它的溫度無法對人體造成實際影響的原因。
第二,人體所擁有的知覺傳導神經(jīng)雖然十分敏感,將疼痛或者其它觸覺信號傳遞給中樞大腦的速度也足夠快,但它依然無法實現(xiàn)肥皂泡破裂時的溫度傳遞,因為那一點點反應(yīng)消失的速度比起傳導神經(jīng)的傳播速度實在是太快了。
結(jié)語
顯然,對物理學而言,不僅需要我們看到宏觀和微觀之間的鴻溝,更要注意到理論與實際之間的不同,宏觀世界很大,但我們?nèi)祟惍斍八軌蛴^測到的尚且只是冰山一角,更何況一個人類肉眼無法察覺的微觀世界呢。
兩萬攝氏度的高溫是理論推算的結(jié)果,也被認為是時間無法捕捉但確實存在的反應(yīng),這種微妙的存在與不存在的界限也是微觀物理的一種魅力。
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