公園里的小朋友吹起了一個(gè)大泡泡，陽光下的肥皂泡炫彩奪目；旁邊的音樂噴泉噴出水柱，紛揚(yáng)的水滴剛好落在你的手掌。其實(shí)，在這些水的大秀幕后，有一位隱形而重要的魔術(shù)師——水的表面張力。

故事還要從19世紀(jì)的歐洲講起，那時(shí)的人們和你一樣，也喜歡七彩的肥皂泡。科學(xué)家們?cè)跀[弄肥皂泡的同時(shí)，也試圖揭開它背后的秘密，一位熱愛科學(xué)的女孩子做到了。她設(shè)置了這樣一個(gè)簡單的小實(shí)驗(yàn)：把一塊紐扣大小的金屬片系在繩子上，并將它輕輕放在水面，并測量將金屬片從水面提起所需力的大小。神奇的事情發(fā)生了，從水面上提起金屬片，居然比從桌面上提起同一片金屬更費(fèi)力。也就是說，水的表面對(duì)金屬有一種“吸引力”。這個(gè)吸力就是我們所說的水的表面張力。

張力只來自于水面上那薄薄的一層水分子，簡單來說，它是一種讓水分子更“團(tuán)結(jié)”的凝聚力。如果我們把一杯水放大很多很多倍，你將看到上億個(gè)水分子。水分子天生很愛交朋友，會(huì)主動(dòng)吸引四面八方的水分子。這樣的凝聚力來自一種特殊的化學(xué)作用力——?dú)滏I，它本質(zhì)上是水分子中的氧原子對(duì)其他水分子中氫原子的吸引。但是，表面的水分子就不太一樣了。它們的上方不再有水分子，所以這種吸引力只能作用于下方和側(cè)方的小伙伴，最終導(dǎo)致的結(jié)果，就是把本應(yīng)吸引上方水分子的力分給了自己側(cè)面的鄰居。就這樣，最表面的一層水分子更大力地手拉手，織成一張有彈性的網(wǎng)，更有力地束縛著下方的水，表面張力就這樣形成了。

正是表面張力的束縛，才有了水滴獨(dú)特的造型，讓你的眼淚有了像珍珠一樣的球形。此外，這張有彈性的薄膜讓一些輕小的昆蟲可以在水面上輕盈行走，仿佛“水上漂”一般。有一個(gè)利用表面張力的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是讓曲別針浮在水面上。曲別針由金屬制成，密度大于水，如果你直接把它丟到水中，它一定會(huì)沉底。但假如你輕輕將曲別針放在水面上，不要破壞寧靜的水面，便會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)曲別針也能平穩(wěn)地漂浮著。嚴(yán)格來說，這并不是漂浮，而是水的表面張力在托舉著曲別針。假如你擾動(dòng)水面，破壞了表面張力，曲別針便會(huì)很快沉底。

說到這里你可能會(huì)問，我們好像還是沒有揭開肥皂泡的秘密呀？肥皂泡的產(chǎn)生原理，正是在破壞水的表面張力。當(dāng)你把水龍頭開得很大時(shí)，噴濺出的水有時(shí)會(huì)包裹著空氣，形成細(xì)小的氣泡。但這些氣泡一般很小，而且水膜的張力使它急于抱住其他水分子，氣泡很容易破。而肥皂或洗滌劑的本質(zhì)是一種表面活性劑，它們廣交朋友，可以一只手拽著空氣，另一只手拽著水。表面活性劑的存在大大降低了水的表面張力，有了它們的參與，氣泡才能吹吹地更大也更持久。

參考資料：

1.https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/surface-tension-and-water?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

2.「英」海倫·切爾斯基《茶杯里的風(fēng)暴》北京聯(lián)合出版公司

作者：比鄰星

審稿：張軒中（中國科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員，中國物理學(xué)會(huì)會(huì)員）