一个由英国物理学家和数学家组成的团队利用一台超级计算机揭示了水滴如何融合和粘在一起的隐藏真相。

 

如果你曾经观察过水滴接触和融合， 杏耀平台总代的感触 ，杏耀代理你可能会想象两个小水珠越来越近，直到它们的表面重叠，表面张力把不同的水珠拉到一起，形成一个单一的粗糙的整体。这是肉眼可见的。但是，3月13日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一项使用超级计算机进行的新模拟显示，情况要复杂得多。

 

该模拟模拟了太空中两颗大小相同的纯水水滴，它们的大小一直下降到单个水分子的水平。科学家们发现，随着液滴越来越靠近，在这些液滴表面形成了微小的超高速波。水分子的随机运动被称为“热涨落”，当它们靠近时，单个分子会相互跳跃和舞蹈。

 

研究人员称这种表面波纹效应为“热毛细管波”，它是由分子的热波动引起的。在这种情况下，涟漪太小太快，任何自然实验都无法发现。但模拟结果表明，小波相互接触，形成了接近水滴的前缘。液滴的表面张力(使液滴保持“液滴”形状的内聚力)抑制了波浪，但它们仍然存在，当它们彼此靠近时，仍然形成液滴的前缘。

 

图中显示了液滴融合过程中单个分子之间的相互作用。(图片来源:S. Perumanath等，Phys.)启。4.0 (2019)/ CC)

 

最终，研究人员发现，波浪相互接触，在水滴之间形成了桥梁。研究人员在一份声明中说，一旦一座桥梁形成，表面张力就开始起作用，把更多的涟漪“像夹克上的拉链”密封在一起。

 

研究人员模拟了大约500万个水分子，形成了两个约0.16英寸(4毫米)宽的水滴。他们写道，在这样的尺度下，整个合并过程只需要几纳秒就完成了——对于任何人类相机来说，这都太快了。

 

他们写道，虽然他们模拟了两个水滴在太空中漂浮，杏耀但当两个水滴在平面上融合时，可能会产生类似的效果。他们写道，理解这种行为很重要，因为它可以帮助解释云内的水的行为，以及设计用来凝结空气中的水的机器内的水的行为。