公园里的小朋友吹起了一个大泡泡，阳光下的肥皂泡炫彩夺目；旁边的音乐喷泉喷出水柱，纷扬的水滴刚好落在你的手掌。其实，在这些水的大秀幕后，有一位隐形而重要的魔术师——水的表面张力。

故事还要从19世纪的欧洲讲起，那时的人们和你一样，也喜欢七彩的肥皂泡。科学家们在摆弄肥皂泡的同时，也试图揭开它背后的秘密，一位热爱科学的女孩子做到了。她设置了这样一个简单的小实验：把一块纽扣大小的金属片系在绳子上，并将它轻轻放在水面，并测量将金属片从水面提起所需力的大小。神奇的事情发生了，从水面上提起金属片，居然比从桌面上提起同一片金属更费力。也就是说，水的表面对金属有一种“吸引力”。这个吸力就是我们所说的水的表面张力。

张力只来自于水面上那薄薄的一层水分子，简单来说，它是一种让水分子更“团结”的凝聚力。如果我们把一杯水放大很多很多倍，你将看到上亿个水分子。水分子天生很爱交朋友，会主动吸引四面八方的水分子。这样的凝聚力来自一种特殊的化学作用力——氢键，它本质上是水分子中的氧原子对其他水分子中氢原子的吸引。但是，表面的水分子就不太一样了。它们的上方不再有水分子，所以这种吸引力只能作用于下方和侧方的小伙伴，最终导致的结果，就是把本应吸引上方水分子的力分给了自己侧面的邻居。就这样，最表面的一层水分子更大力地手拉手，织成一张有弹性的网，更有力地束缚着下方的水，表面张力就这样形成了。

正是表面张力的束缚，才有了水滴独特的造型，让你的眼泪有了像珍珠一样的球形。此外，这张有弹性的薄膜让一些轻小的昆虫可以在水面上轻盈行走，仿佛“水上漂”一般。有一个利用表面张力的经典实验，是让曲别针浮在水面上。曲别针由金属制成，密度大于水，如果你直接把它丢到水中，它一定会沉底。但假如你轻轻将曲别针放在水面上，不要破坏宁静的水面，便会发现此时曲别针也能平稳地漂浮着。严格来说，这并不是漂浮，而是水的表面张力在托举着曲别针。假如你扰动水面，破坏了表面张力，曲别针便会很快沉底。

说到这里你可能会问，我们好像还是没有揭开肥皂泡的秘密呀？肥皂泡的产生原理，正是在破坏水的表面张力。当你把水龙头开得很大时，喷溅出的水有时会包裹着空气，形成细小的气泡。但这些气泡一般很小，而且水膜的张力使它急于抱住其他水分子，气泡很容易破。而肥皂或洗涤剂的本质是一种表面活性剂，它们广交朋友，可以一只手拽着空气，另一只手拽着水。表面活性剂的存在大大降低了水的表面张力，有了它们的参与，气泡才能吹吹地更大也更持久。

参考资料：

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」海伦·切尔斯基《茶杯里的风暴》北京联合出版公司

作者：比邻星

审稿：张轩中（中国科普作家协会会员，中国物理学会会员）