如何测量世界上最大的室内肥皂泡的大小?

阿德莱德一个寒冷冬日的清晨六点,小学礼堂中,几个人认真地注视着格雷姆·丹顿(Graeme Denton)。

此前丹顿先生以马蒂·麦克鲍伯(Marty Mcbubble)的身份在“科学泡泡秀(Scientifibubble Show)”节目中表演。

对肥皂泡的热爱让他来到了这里。

“每个肥皂泡都是不同的,当你制造出一个大泡泡时,它们不会只是球形的,而是会受许多因素影响的,” 他说。

创造完美的巨型肥皂泡

丹顿先生面前的容器装满了他的“秘制泡泡水”。

他手里拿着两个根长长的棍子,棍子中间拴着用来将液体提起来的特制绳子。

当地一名太平绅士作为他的官方见证人注视着他,还有一名应用数学教授将负责测量肥皂泡的大小,以决定什么样的肥皂泡才能打破世界纪录。

制造完美肥皂泡的背后有许多的科学知识,包括对天气的具体要求。

高湿度、低气温还有一丝微风都会有助于肥皂泡的形成和保持。

 “在室内制造肥皂泡其实会更困难,因为[室外的]湿度并不会完全传至室内,” 丹顿先生说。

整个制造过程仅仅耗时8.3秒,尔后肥皂泡又持续存在了一瞬间。

丹顿先生尝试了多次,最后选定一个肥皂泡提交。

追赶着此前8.5立方米的纪录,他用一个19.8立方米的肥皂泡强势打破这个纪录。

如何测量肥皂泡的大小?

制造肥皂泡是一方面,测量它的大小则是一个完全不同的挑战。

肥皂泡薄膜的厚度约1/4000英寸。

“一系列的小事会让测量变得困难,” 马特·罗恩(Matt Roughan)教授说。

丹顿先生的巨型肥皂泡成型了。
丹顿先生的巨型肥皂泡成型了。Supplied: Graeme Denton

阿德莱德大学数学教授,ARC数学和统计前沿卓越中心(ARC Centre of Excellence for Mathematical and Statistical Frontiers)的罗恩教授负责测量这个肥皂泡的大小。

“最困难的事情就是构建一个数学模型来对应格雷姆制造出来的肥皂泡,” 他说。

当肥皂泡尺寸变大的时候,它们会从基本的球形开始变化,仿佛有自己的生命一样。

 “数学方面其实是很容易的,” 罗恩教授说。

通过使用被称为线性变换(linear transformation)和积分的两种过程,罗恩教授能够通过一系列的照片计算出肥皂泡的大小。

他说: “有挑战的是得出你想要整合的事物的数学描述。”

“全部完成这项工作花费了近一周的时间。”

一秒钟后,丹顿先生的肥皂泡破了。
丹顿先生肥皂泡一瞬间就破了。Supplied: Graeme Denton

罗恩教授说他希望能以肥皂泡的名义激发人们对这项纪录背后的数学知识的兴趣。

“数学是科学真正的关键组成部分,但其实数学也可以是很有趣的,” 他说。

下一项壮举?

丹顿先生说他依然惊讶于他所能取得的成果。

“这属于那种你看上去觉得应该不会成功的事情之一,但是不知怎么的它却成功了,” 他说。

回归为他的教育节目创造小型肥皂泡这项工作的同时,他业余时间也在展望其他的纪录。

“今后我可能会挑战室外的纪录,但是目前我对于这项纪录非常高兴,” 他说。


标题图片:格雷姆·丹顿开始制造他的巨型肥皂泡。Supplied: Graeme Denton

相关英文文章