公園(yuan)里的(de)小朋友吹起了一(yi)個大(da)泡泡，陽光下的(de)肥皂泡炫彩奪目(mu)；旁邊(bian)的(de)音樂噴泉噴出水柱，紛揚(yang)的(de)水滴剛好落(luo)在你(ni)的(de)手掌(zhang)。其實，在這些水的(de)大(da)秀幕后，有一(yi)位隱(yin)形(xing)而重要的(de)魔術師——水的(de)表(biao)面張力(li)。

故(gu)事還要從19世紀的(de)(de)歐洲(zhou)講起(qi)，那(nei)時(shi)的(de)(de)人們(men)和你一樣，也(ye)喜歡七(qi)彩的(de)(de)肥(fei)(fei)皂(zao)泡(pao)。科學家們(men)在擺(bai)弄肥(fei)(fei)皂(zao)泡(pao)的(de)(de)同時(shi)，也(ye)試圖(tu)揭開(kai)它背(bei)后的(de)(de)秘密，一位熱愛(ai)科學的(de)(de)女孩子做(zuo)到了。她設置了這樣一個(ge)簡單的(de)(de)小(xiao)實驗：把一塊紐(niu)扣大(da)小(xiao)的(de)(de)金屬片(pian)(pian)(pian)系在繩子上(shang)，并(bing)將它輕輕放在水面，并(bing)測量將金屬片(pian)(pian)(pian)從水面提(ti)起(qi)所需力的(de)(de)大(da)小(xiao)。神奇的(de)(de)事情發生了，從水面上(shang)提(ti)起(qi)金屬片(pian)(pian)(pian)，居然比從桌(zhuo)面上(shang)提(ti)起(qi)同一片(pian)(pian)(pian)金屬更費力。也(ye)就是說，水的(de)(de)表(biao)面對金屬有一種“吸(xi)引力”。這個(ge)吸(xi)力就是我們(men)所說的(de)(de)水的(de)(de)表(biao)面張力。

張力(li)只來自(zi)于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)面(mian)上(shang)那(nei)薄薄的(de)(de)一(yi)層水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，簡單(dan)來說(shuo)，它(ta)是一(yi)種(zhong)讓(rang)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)更“團結”的(de)(de)凝聚力(li)。如果我(wo)們把一(yi)杯水(shui)(shui)(shui)放大很多(duo)很多(duo)倍，你將看到(dao)上(shang)億個水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)天(tian)生很愛交朋(peng)友，會主動吸引(yin)四面(mian)八(ba)方(fang)(fang)(fang)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)。這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)(de)凝聚力(li)來自(zi)一(yi)種(zhong)特殊(shu)的(de)(de)化學作(zuo)用(yong)力(li)——氫鍵，它(ta)本(ben)質(zhi)上(shang)是水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中(zhong)的(de)(de)氧原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)對其他水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中(zhong)氫原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)吸引(yin)。但是，表面(mian)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)就不太一(yi)樣(yang)了。它(ta)們的(de)(de)上(shang)方(fang)(fang)(fang)不再有(you)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)，所以(yi)這(zhe)(zhe)種(zhong)吸引(yin)力(li)只能作(zuo)用(yong)于(yu)(yu)下方(fang)(fang)(fang)和側(ce)方(fang)(fang)(fang)的(de)(de)小伙伴，最(zui)終導致的(de)(de)結果，就是把本(ben)應(ying)吸引(yin)上(shang)方(fang)(fang)(fang)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)力(li)分(fen)(fen)給了自(zi)己側(ce)面(mian)的(de)(de)鄰(lin)居。就這(zhe)(zhe)樣(yang)，最(zui)表面(mian)的(de)(de)一(yi)層水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)更大力(li)地手拉手，織成(cheng)一(yi)張有(you)彈性(xing)的(de)(de)網，更有(you)力(li)地束縛(fu)著下方(fang)(fang)(fang)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)，表面(mian)張力(li)就這(zhe)(zhe)樣(yang)形成(cheng)了。

正是(shi)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)束縛，才有了水滴獨特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)造型，讓(rang)你(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)眼淚有了像珍珠一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)。此(ci)外，這張(zhang)(zhang)有彈性的(de)(de)(de)(de)(de)薄膜讓(rang)一(yi)(yi)些輕小的(de)(de)(de)(de)(de)昆蟲可以(yi)在(zai)(zai)水面(mian)上輕盈(ying)行(xing)走，仿佛(fo)“水上漂”一(yi)(yi)般(ban)。有一(yi)(yi)個利用表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)經典實驗(yan)，是(shi)讓(rang)曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)浮(fu)在(zai)(zai)水面(mian)上。曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)由金屬(shu)制成，密度大于(yu)水，如果(guo)你(ni)直接(jie)把它丟到水中，它一(yi)(yi)定(ding)會沉底。但(dan)假如你(ni)輕輕將曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)放在(zai)(zai)水面(mian)上，不要破壞寧靜的(de)(de)(de)(de)(de)水面(mian)，便會發(fa)現此(ci)時曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)也能平穩(wen)地漂浮(fu)著。嚴(yan)格(ge)來說，這并不是(shi)漂浮(fu)，而是(shi)水的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)在(zai)(zai)托舉著曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)。假如你(ni)擾動水面(mian)，破壞了表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)，曲別(bie)(bie)(bie)針(zhen)便會很快沉底。

說到(dao)這里你(ni)可能會問(wen)，我們好像(xiang)還是(shi)沒有揭開肥(fei)皂(zao)泡(pao)的(de)(de)秘密呀(ya)？肥(fei)皂(zao)泡(pao)的(de)(de)產生原理，正是(shi)在破(po)壞水(shui)(shui)的(de)(de)表面張力。當你(ni)把水(shui)(shui)龍頭(tou)開得很大(da)(da)(da)時，噴濺出的(de)(de)水(shui)(shui)有時會包裹著(zhu)空(kong)氣(qi)，形成細小的(de)(de)氣(qi)泡(pao)。但這些氣(qi)泡(pao)一般很小，而且水(shui)(shui)膜(mo)的(de)(de)張力使它急于抱住其(qi)他水(shui)(shui)分子(zi)，氣(qi)泡(pao)很容易破(po)。而肥(fei)皂(zao)或洗滌劑的(de)(de)本質是(shi)一種表面活性(xing)劑，它們廣交朋友(you)，可以一只手(shou)拽著(zhu)空(kong)氣(qi)，另一只手(shou)拽著(zhu)水(shui)(shui)。表面活性(xing)劑的(de)(de)存在大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)降(jiang)低了水(shui)(shui)的(de)(de)表面張力，有了它們的(de)(de)參與，氣(qi)泡(pao)才能吹吹地(di)更(geng)大(da)(da)(da)也(ye)更(geng)持久。

參考(kao)資(zi)料：

1.//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(de)風暴》北(bei)京聯合出(chu)版公司

作者：比鄰星(xing)

審稿：張軒中(zhong)（中(zhong)國(guo)科普作家協會(hui)會(hui)員，中(zhong)國(guo)物理學會(hui)會(hui)員）