Парадокс мыльного пузыря

"Для физика должно существовать только то, что измерено" (Нильс Бор)... сосчитать то, чего нет, может каждый. Но физика у нас сейчас именно математическая. Вот и давление воздуха внутри мыльного пузыря физики вычисляют, а не измерют. И это давление у них всегда существенно больше атмосферного по причине силы поверхностного натяжения.

Вообще, сам факт существования мыльных пузырей и пузырей на поверхностях луж во время дождя для всех является наглядным доказательством существования этого самого "поверхностного натяжения жидкости". Поэтому каждый старшеклассник должен уметь вычислять давление воздуха в мыльных пузырях по  формулам из учебников. А ведь не вычислить, а измерить давление в мыльном пузыре можно проще простого. И это уже будет физика, а не математика.

Заглянем во внутрь не оторвавшегося от короткой трубочки или колечка пузыря...  и увидим, что давление воздуха внутри мыльного пузыря в точности равно атмосферному.  Поэтому давление внутри мыльного пузыря равно показаниям барометра-анероида, висящего на стене, а некоторое повышенное давление в пузыре бывает только во время его выдувания.  Но пузырь можно получить и без выдувания. Для этого достаточно положить колечко на поверхность мыльного раствора и плавно его приподнимать. За колечком потянутся стенки пузыря. Пусть это будет мыльный цилиндр, а не сфера, но сути это не меняет, так как и тут, и там мыльная плёнка одинаково тонкая.

Если мы не объясним наш опыт с мыльными пузырями, то равенство давления  в пузыре и в окружающем его воздухе так и останется малоизвестным "Парадоксом мыльного пузыря". А если объясним?..

Сам Ван-дер-Ваальс считал, что смоченные водой плоские оконные стёкла слипаются по причине  межмолекулярного взаимодействия и открытой им силы поверхностного натяжения воды. Эта сила, дескать, и притягивает стёкла друг к другу.

Физика - наука экспериментальная. А это означает, что за каждым нашим словом должен стоять опыт или эксперимент. Мы помещаем вандерваальсовы стекла в барокамеру и видим, как при понижении давления воздуха склеенные водой стёкла  распадаются. Какая сила была ответственна за "склеивание" плоских стёкол, смоченных водой или смазанных любым жидким маслом?

Конечно, этой силой может быть только атмосферное давление, которое на уровне моря давит на 1см2 любой поверхности силой веса в 1 кг. Именно столько весит столб атмосферы с основанием 1 см2. Роль любой жидкости тут сводится к вытеснению и замещению сжатого и упругого воздуха из микроскопических углублений на соприкасающихся поверхностях, казалось бы, совершенно гладких и плоских стёкол. Мы прижимаем смоченные стёкла друг к другу и тем самым с помощью воды вытесняем воздух из пространства между ними. В результате действие атмосферного давления становится обжимающим и прижимающим. Но в этой простоте ещё нужно разобраться.

Древний грек Демокрит в V веке до н. э. утверждал, что важнейшим свойством атомов является их способность к движению взаимного отталкивания, не допускающая их столкновения и разрушения. Воздух, по его мнению, состоит из атомов с очень хорошей способностью к такому движению, а вот жидкости и твёрдые вещества - из атомов со средней и плохой способностью к отталкиванию друг от друга. К этому мы можем добавить, что эта способность частиц зависит также и от температуры, чем и объясняются три агрегатных состояния любого вещества и расширение веществ при нагревании.

И что мы имеем в нашем примере со смоченными и прижатыми друг к другу стёклами? А уже буквально видим то, как частицы газа между стёклами заменились частицами с более плохой способностью отталкиваться и отталкивать. Вот почему атмосферное давление на каждое из двух стёкол стало асимметричным и прижимающим.

К каким людям не прилипают вилки, ложки и утюги? Правильный ответ: к людям с аномально сухой кожей предметы с гладкими повехностями не прилипают от слова  "совсем", потому что между их плоским лбами и гладкими повехностями всегда есть сдавленный и упругий воздух. Однако наши доктора наук пишут научные статьи о "биомагнетизме" в этих примерах, поэтому правильно ответить на такой простой вопрос они не могут... и о биомагнетизме - тоже.

Почему фонтанчик воды, образовавшийся, например, при падении крупной капли дождя на поверхность воды, тут же распадается на идеальной формы шарики? (Это фиксируется с помощью быстрых видеокамер. См. фото.)  Тут мы имеем дело с обжимающим действием атмосферного давления, которое  давит на шарик жидкости совершенно одинаково со всех сторон. А вот на каждую выступающую из шарика часть жидкости воздух давит сильнее и давит асимметрично, поэтому буквально вдавливает её в объём шарика. Но это же давление может выступающую часть жидкости и "отщипнуть", сформировав отдельный шарик. Фонтанчик от капли дождя мгновенно распадается на шарики воды, и это говорит о большой силе, действующей на него в воздухе. Такой силой может быть только атмосферное давление.

Опыты с шариками воды удобно ставить в условиях невесомости на МКС, и космонавты любят этим заниматься на камеру. А в земных условиях можно было бы поиграть с шариками ртути, не будь её пары опасными для жизни. Но и тут, и там едва соприкоснувшиеся шарики тут же сливаются в один. Так работает атмосферное давление.

Наши космонавты совсем недавно установили: если воду из тюбика выдавливать прямо на ладонь, то она к ней прилипает и растекается по ладони, как и на Земле, а не превращается в шарики, плавающие в воздухе. И этой водой на ладони, оказывается, можно запросто умываться, растирая её по лицу (демонстрировал из космоса Сергей Крикалев). Этому своему открытию космонавты радовались как дети. Правда, объяснить его они ещё не смогли, так как об обжимающем и асимметричном давлении воздуха в учебниках нет ни слова, как будто сдавленного и упругого воздуха не существует в природе. А между тем вода, растекающаяся по ладони или лбу космонавта в условиях невесомости, - это прекрасный пример асимметричного атмосферного давления, чем и обусловлено прижатие воды к поверхности.

Чем образованы стенки мыльного пузыря?  Они образованы прижимающим действием атмосферного давления, то есть прижатием частиц раствора друг к другу. Это действие на плёнку является сдавливающим и симметричным, поэтому оно плющит плёнку до минимальной толщины.

На каком расстоянии от поверхности воды находится её поверхностное натяжение, если вода при нормальных условиях испаряется со скоростью 8 слоёв частиц в секунду? Этот наш вопрос  может обидеть профессора, так как сам факт испарения воды противоречит теории её поверхностного натяжения и, по сути, является ещё одним (101-м, наверное) парадоксом воды. Но это же смешно! 

Думается, проще выбросить из головы поверхностное натяжение воды, чем её круговорот в природе. Возможно, кому-то в этом поможет личное наблюдение за самым маленьким пузырьком газа, поднимающимся из глубины аквариума и  выходящим на поверхность воды, не встретив ни поверхностного натяжения, ни его сопротивления.

Итак, где находится поверхностное натяжение жидкостей? Правильный ответ: только в теориях и в головах учёных оно и существует. А что стало причиной живучести этого заблуждения?.. Думается, на первом месте тут слепая вера в непогрешимость науки и в величие её авторитетов. И снова прав был Эйнштейн:"Теория - это когда всё известно, но ничего не работает... и никто не знает почему" .

Будем считать, что "Парадокс мыльного пузыря" на начальном уровне мы уже разрешили. Сейчас сразу перейдём на высший и увидим, как далеки мы были от понимания природы.

Продолжение следует в теме "Парадоксы самоорганизованной плазмы".