小泡沫里的大学问

泡沫可以说是我们日常生活中最觉的东西了，从家庭主妇洗衣盆里的洗涤剂到刚刚被倒进本子里的啤酒，简直随处可见。但是如果有人问什么是泡沫？泡沫又有什么样的性质？自以为了解的人往往不假思索地开口，但是很快就发现对此知之甚少。人们对事物的了解往往如此，最是习以为常的事物，对它们的了解也最不透彻。事实上即使是从事这项研究的科学家也依然处于探索中。下面让我们来看看泡沫的奇特性质吧。

变幻莫测的泡沫与火暴的气泡

在常态下，最觉的液体泡沫其实就是一大堆聚焦在一起的、有着液态表面膜的气泡而已。这些液体泡沫大约由95%的气体和5%的液体构成。

泡沫具有奇特的机械性质，气泡很容易互相整合，其整体结构可以在瞬间改变，可以说是变幻莫测。人们对许多泡沫聚集在一起形成一团泡沫的时候，所产生的一系列出人意料的性质还不十分清楚，一团泡沫的性质基本上是由其中单个气泡的形状所决定，但是这一形状的实质却是最古老的数学谜团之一。摆在泡沫研究课题前最大的挑战，是创造泡沫流变的预测模型，就是泡沫中的液体随着时间失衡而变形和流动的方式。但是科学家们也有所发现，他们把一团泡沫剃须膏放在一个小玻璃室中，通过一端射入一束激光，然后在另一端测量出射光线的量。研究发现，出射光线的强度随着气泡合并和位置变动而波动。当泡沫改变时，一团团气泡紧紧挤压在一起，突然转变成另一种构造，其过程犹如一场雪崩，这是泡沫独特的机械性质。

单个泡沫体积很小。可以说非常不起眼，称之为“小泡沫”一点也不为过。但这只是常态下的泡沫，如果施加一定的外在影响，泡沫就会出现一些特别的现象。一个小小的气泡并不起眼，但是由于这些泡沫严严实实地挤在一起，当一团泡沫被压缩，其中的气泡就不能轻裘缓带彼此跳跃了，气泡越被挤压在一起，其中的压力就增大，从而获得很强的刚性，类似于固体的我。根据计算，空气泡闭合后其内部压强甚至会达到大气压数千乃至数万倍，这实在令人吃惊。这样的气泡一旦爆裂，其效果不亚于一场小小的爆炸。没想到吧，这小小的气泡还有如此火暴的性格。

泡沫的广泛应用

现在你知道这小小的泡沫身上有着多么巨大的能量了吧，而且泡沫在许多领域发挥着重大的作用。

在建筑科技中，利用泡沫中充满的气体的导热性能，可以制成一种被称为泡沫玻璃的新型建筑绝热材料。泡沫玻璃是一种由玻璃（天然玻璃、人工玻璃）发泡制成的新型绝热材料。

泡沫玻璃的综合性能非常优异，是性能优良的无机绝热材料。用泡沫玻璃建造的房屋，其墙壁的隔热性能并不亚于用一层15厘米厚的聚苯乙烯加固后的砖墙层。这种墙壁不但可以抹灰粉饰，而且还可以涂色绘画。这种产品目前在建筑行业具有广阔的市场前景。

泡沫还应用在消防与反恐技术中。许多人都知道，泡沫能够用于消防。根据某些药剂（常用硫酸铝和碳酸氢钠）产生化学反应后能够产生大量二氧化碳的原理，制造了泡沫灭火器，并添加皂角等原料以产生泡沫。使用时，把泡沫灭火器倒转，两种药液相互混合，大量的二氧化碳跟发泡剂形成泡沫，从喷嘴中喷射出来，覆盖在燃烧物上，使燃烧物隔绝空气和降低温度，达到灭火的目的。

但是你可知道小小的泡沫还可以用于反恐？听起来很高深，实际上这只是利用了与洗涤剂、泡沫清洁类似的原理而已，只是具有更高的技术含量。现代的反恐斗争面临越来越多的生化武器的威胁，泡沫恰恰可以在清除生化武器方面大显身手。

美国人用泡沫来清除国会办公大楼和华盛顿的邮局里面的危险物质。这种泡沫是从一种罐子里面喷射的，当空气被吸入泡沫中的时候，它便急速膨胀到原有液态体积的一百倍左右。这样就可以填满各种缝隙和难以触及的隐蔽处，然后破裂，能使危害人体的有毒的生物或者化学药剂，如炭疽或者沙林神经毒气等在几分钟内失去效果。

泡沫还在可控核聚变中一显射手。如果说消防、建筑这类的应用我们还是可以接触到的话，那么我告诉你泡沫也许还可以应用在世界上最尖端的技术之一的可控核聚变中，你会不会大吃一惊？

20世纪40年代，科学家们发现当把超声波通到水中后，水中可以发出光来。这个神秘现象令人十分费解。直到1959年人们才证明，这种光是由气泡破灭时产生的能量集中所发出来的。

近几年来，科学家们逐渐使用更精确的模型来计算这一现象。到1994年11月，有人宣布使用精细模型并用计算机算得，气泡破灭时的温度可以达到绝对温度200万度，这个温度达到了聚变热核反应所需温度的一半。没想到吧，小小的泡沫够产生出这么高的温度和如此巨大的能量。如果证实这些计算是正确的，又能够通过技术手段去实现的话，也许气泡是一条通向可控核聚变的可行途径。

这个小小的泡沫充满了多少神奇的色彩，隐藏了多少深奥的科学原理等待着人类去发现呢？从宇宙角度讲，泡沫存在于宇宙的各种结构当中，从时空结构中的量子引力泡沫到宇宙本身的星系结构，都有泡沫的影子。从生物起源的角度而言，解释植物细胞的结构以及生物系统出现和进化的方式等问题的突破口也许就在小小的泡沫中。

现在你是不是也跃跃欲试了，想马上弄起一堆泡沫来？那就来吧！