一個由英國物理學家和數學家組成的團隊使用一臺超級計算機來揭示水滴合併和結合在一起的隱藏真相。

from;S. Perumanath et al., Phys. Rev. Lett.

兩個水滴之間的接觸和融合過程:正如你之前所見過的一樣,它們會越來越近,最後它們合二爲一。表面張力將不同的水球拉到一起,形成一個單一的、粗糙的整體,這是肉眼可見的。但是3月13日發表在《物理評論快報》上的一個使用超級計算機的新模擬描繪了一幅有關水滴融合的更爲複雜的畫面。該計算機模擬了空間中兩個大小相等的純水滴,融合成單個水分子的過程。科學家們發現,隨着水滴越來越靠近,在這些水滴的表面形成了微小的超快波。水分子的這種隨機運動被稱爲“熱波動”,即單個分子在靠近時會相互跳躍、跳舞。

研究人員將這種表面波紋效應是由分子的熱波動引起的。在這種情況下波紋的大小和速度,任何自然實驗都無法發現。但模擬結果表明,相互靠近的水滴的邊緣形成一些微小的波浪相互延伸。液滴的表面張力還存在抑制波,使液滴保持形狀的粘聚力仍然存在,並且在液滴彼此靠近時仍然形成液滴的前緣。

最終,研究人員發現,這些波相互接觸,形成了水滴之間的橋樑。研究人員在一份聲明中說,一旦形成一座橋樑,表面張力就開始起作用,將更多的波紋“像夾克上的拉鍊一樣”密封在一起。

研究人員模擬了兩個大約4毫米寬的水滴形成的大約500萬個水分子。他們寫道,整個融合過程在幾納秒之內就結束了,這是人類的攝像機捕捉不到的速度,太快了。

他們寫道,理解這種行爲是很重要的,因爲它可以幫助解釋雲中的水以及設計用來從空氣中凝結水的機器內部的水的運動原理。

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