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往浴缸里放水的声音总是让人心情愉悦，这意味着漫长的一天已经结束，享受的时刻即将到来。你或许刚刚经历了一场异常艰难的羽毛球赛，或者只是吃饱喝足、浑身慵懒，无论如何，浴缸都是你现在最向往的地方。不过，往浴缸里倒了泡泡沐浴液以后，悦耳的水声立即变了。随着泡沫的不断生成，哗啦啦的水声变得低沉柔和，水和空气之间的界限开始模糊。一团团空气被关进了水汪汪的笼子，引发这一切的就是你从瓶子里倒出来的沐浴液。
19世纪末，欧洲的一群科学家揭开了表面张力之谜。维多利亚时代的人们热爱气泡。从1800年到1900年，肥皂生产业飞速扩张，白色泡沫保障了工业革命时期工人的个人卫生，让整个时代干净整洁。肥皂泡还提供了绝佳的道德说教素材，因为洁白的泡沫是洁净与无辜的完美象征。除此以外，泡泡也是物理学在生活中的化身，它代表着人们心目中那个整洁、规范、井井有条的宇宙，然而谁也没有料到，短短几年后，狭义相对论和量子力学就戳破了美丽的肥皂泡。然而，揭开泡沫之谜的并不仅仅是那些头戴礼帽、留着胡子的正经科学家，泡沫如此常见，任何人都可以尝试着去研究它。在很多文章的描述中，阿格内斯·波克尔斯（Agnes Pockels）仅仅是个“德国家庭主妇”，但实际上，她是一位头脑敏锐、富有批判性的思考者。靠着手边仅有的材料和恰到好处的奇思妙想，她亲自验证了表面张力的存在。
阿格内斯于1862年出生于威尼斯，作为那个时代的女性，她坚信家庭是女人最好的归宿。于是，在兄弟去上大学的时候，阿格内斯留在了家里。不过，她利用兄弟寄回来的教材学习了先进的物理学，还试着在家里开展实验，就这样，她渐渐追上了主流学术界的进度。有一天，阿格内斯听说英国著名物理学家瑞利勋爵（Lord Rayleigh）对表面张力的课题颇有兴趣，而她做过这方面的很多实验，于是阿格内斯给瑞利勋爵写了一封信。勋爵非常欣赏阿格内斯在信里描述的实验结果，于是他把这些数据发表在了《自然》杂志上，好让同时代最伟大的科学家们都能看到。
阿格内斯的实验简单而巧妙。她把一小块金属圆片（大约相当于纽扣大小）系在一根绳子上，并将它放到水面上。然后，她测量了要让金属片离开水面需要多大的拉力。奇妙之处在于，水会对金属片产生一种“吸力”，从水面上提起金属片需要的力大于你从桌面上提起它所需的力。水的这种“吸力”就是我们所说的表面张力。通过测量提起金属片所需的力，阿格内斯算出了表面张力的大小。然后，她进一步研究了水的表面，尽管提供“吸力”的分子层薄得根本无法直接看见。我们很快就将介绍阿格内斯的研究方法，不过在此之前，我们先回过头去继续谈谈浴缸。
装满水的浴缸无异于一个巨大的碰碰车游乐场，水分子在这里碰撞、运动、狂欢。不过，水之所以如此特殊，是因为水分子之间的引力非常强大。每个水分子都有一个较大的氧原子和两个较小的氢原子，也就是H2O中的H和O。氧原子位于分子中央，两个氢原子分布在它两侧，形成一个张开的V形。可是，尽管与自己的氢原子结合十分紧密，氧原子仍不会放过偶然路过的其他粒子。氧原子总在不断吸引其他水分子的氢原子，形成人们所说的氢键。氢键的力量让水分子凝聚成了整体。浴缸中的水分子总在彼此吸引，将一整缸水凝为一体。
位于表面的分子却有点不一样。它们会受到下方水分子的吸引，但上方却没有别的水分子。表面这层水分子受到的力有向下的、向侧面的，却没有向上的，于是它们形成了一张有弹性的薄膜，紧紧包裹着下面的水分子，同时尽可能地向内收缩，减小自己的面积，这就是表面张力的来源。
你打开水龙头，水裹挟着空气冲入浴缸形成气泡。不过这些气泡浮到水面上以后无法维持太长时间。这是因为水的表面张力太大了，构成气泡的水分子会被其余的水分子死死拉住，这往往导致气泡破碎。
阿格内斯的实验内容之一是，轻轻向上提拉金属薄片，但不要让金属片离开水面。接着，她在金属片附近的水里加了一滴洗涤剂，1~2秒后，金属片轻松地离开了水面。扩散的洗涤剂降低了水的表面张力，因为它取代了表层的水分子，让水不必直接接触空气。
加了沐浴液以后，浴缸里的水无法再维持面积最小的平坦表面。进入水中之后，黏稠芬芳的浴液立即扩散开来。每个浴液分子都有一端亲水，另一端疏水。疏水端一旦接触空气就会牢牢抓住，亲水端接触水时同样如此，于是浴液最终会停留在水与空气的接触面上。这层浴液只有一个分子那么厚，每个分子的亲水端都停留在水面下，疏水端则暴露在空气中。浴液的表面张力比水小得多。派对开始了，大量泡沫出现在水面上。通过降低表面张力，浴液让气泡的表面变得更加稳定，从而延长了它存在的时间。
或许值得一提的是，我们总觉得白色的泡沫能把东西洗干净，然而对于现代洗涤剂来说，起泡成分和清洁成分其实是两回事。完全无泡的洗涤剂也能把东西洗得干干净净，事实上，泡沫还常常会妨碍清洁过程。不过，清洁产品供应商的宣传做得太好，人们固执地认为美丽的白色泡沫就是清洁力的保证，所以现在这些生产商骑虎难下，只能在洗涤剂里添加起泡剂，否则消费者不会买账。
和黏性一样，表面张力在宏观层面上也同样明显，不过它的重要性通常比不上重力和惯性。越小的物体越容易受到表面张力的影响，所以你的泳镜才会起雾，毛巾才能吸水。微观世界的美妙之处在于，一个宏观物体中可能隐藏着众多微观过程，而且它们的效应会叠加起来。我们可以说，表面张力只有在微观层面上才会占据主导地位，但它也成就了地球上体形最大的生物。不过，要解释这个道理，我们得先了解表面张力的另一面，也就是气体和液体之间的表面，当它遇上固体时会发生什么呢？