为什么窄管中的气泡不会上升？一名瑞士学生解决了百年物理难题
如果你把试管填满水，会发现试管里有些小气泡不会上升到水面。百年来，科学家一直没弄懂为何气泡在狭窄直管中会“卡住”，直到现在，一名正就读于瑞士洛桑联邦理工学院的学生可能解决了这道谜题。
一杯水中如果有气泡，它们会立刻窜升到水面（可以拿起你手边的矿泉水摇一摇观察），其背后机制很容易解释，但是相同的科学定律却无法解释为什么在几毫米宽的试管中，气泡不会以相同方式上升到水面。
物理学家大约在一个世纪前首次观察到这种现象，但没有办法给出解释。理论上讲气泡应该不会受到任何阻力，不该“卡在”管壁上。1960年代时，有科学家根据气泡形状开发出一个公式来解释，此后其他研究人员假设气泡不会上升，是因为气泡与管壁之间形成一层液体薄膜。但理论依然有不足之处。
洛桑联邦理工学院（EPFL）Wassim Dhaouad现在首次以实验证据验证了这项理论。Wassim Dhaouad不仅看见了液体薄膜，还可以测量并描述其性质，根据观察，气泡周围形成了一层超薄液体膜阻止气泡上升，但实际上气泡并没有被卡住，只是移动得非常缓慢，人眼看不出来。
利用光学干涉法进一步测量薄膜，研究人员发现薄膜仅数十纳米厚，因此产生很强的流体流动阻力，大幅减缓气泡上升速度。此外，Wassim Dhaouad还发现如果将热量施加到气泡上，则薄膜会改变形状，热量消失后薄膜又会恢恢复形。
这些发现攸关流体力学纳米尺度方面的基础研究，并且终于解决困扰物理学家长达百年的难题。新论文发布在《物理评论-流体力学》（Physical Review Fluids）期刊。
（首图来源：pixabay）