打开瓶塞的“砰”声、倒入时发出的嘶嘶声以及碰杯时发出的叮当声，在世界许多地方都是庆祝的要素。香槟本身可以追溯到古罗马，但这种饮料现代形式的最大进步源于19世纪法国东北部香槟地区一位精明的三人女性团体。
如今，科学家们通过发现这些令人愉悦的气泡为何会呈直线向上冒泡，为香槟的起泡历史增添了新篇章。
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在一项于5月3日发表在《物理评论流体》杂志上的研究中，一个团队发现香槟和其他起泡酒中稳定的气泡链之所以形成，是因为其中含有类似肥皂的化合物——表面活性剂。这些类似表面活性剂的分子有助于降低液体和气体气泡之间的张力，从而产生顺畅的上升过程。
在这项新研究中，一个团队对四种碳酸饮料进行了数值和物理实验，以研究气泡链的稳定性。根据饮料的不同，流体动力学也大不相同。例如，香槟和起泡酒中的气泡似乎持续地、快速地呈单列队向上直冲杯顶，就像一群小蚂蚁——并且它们会持续一段时间。而在啤酒和苏打水中，气泡会偏离方向，气泡链也不那么稳定。
为了观察气泡链，该团队倒入了包括 Pellegrino 气泡水、Tecate 啤酒、Charles de Cazanove 香槟以及一种名为 brut 的西班牙风味起泡酒在内的碳酸饮料。
然后，他们将小型的矩形有机玻璃容器装满液体，并泵入气体以制造不同类型的气泡链。他们逐渐添加表面活性剂或增加气泡大小。他们发现，即使没有表面活性剂，较大的气泡也能变得稳定。当他们保持气泡大小不变，仅添加表面活性剂时，气泡链可以从不稳定变为稳定。
研究人员发现，气泡的稳定性实际上受到气泡本身大小的影响。较大的气泡链具有类似受污染气泡的尾流，这使得它们能够平稳上升并形成稳定的链。
“理论上，香槟中这些具有表面活性剂作用的污染物是‘好东西’，”合作者、布朗大学工程师 Roberto Zenit 在一份声明中说。“这些赋予液体风味和独特性的蛋白质分子，正是其产生的气泡链得以稳定的原因。”
由于饮料中的气泡通常都很小，表面活性剂是产生我们在香槟中看到的笔直稳定链条的关键成分。虽然啤酒也含有类似表面活性剂的分子，但气泡能否呈直线上升取决于啤酒的种类。像苏打水这样的碳酸水中的气泡总是很不稳定的，因为没有污染物帮助气泡在流体的尾流中顺畅移动。
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“这种尾流，这种速度扰动，会导致气泡被挤出，”Zenit 说。“它们不再呈一条直线，而是向上形成一个圆锥形。”
这些发现有助于更深入地理解流体动力学的工作原理，特别是气泡流体中团簇的形成，这具有经济和社会价值。2020年，全球碳酸饮料市场的价值高达2216亿美元。
利用气泡诱导混合的技术，例如污水处理厂和葡萄酒酿造中的曝气池，可以从更好地了解气泡如何聚集、它们的起源以及如何预测它们的出现中获益匪浅。了解这些流动也可能有助于更好地解释海洋渗漏，即甲烷和二氧化碳从海底涌出的现象。
“这是我多年来一直在研究的课题，”Zenit说。“大多数人从未见过海洋渗漏或曝气池，但他们大多数都喝过苏打水、啤酒或一杯香槟。通过谈论香槟和啤酒，我们的宏伟计划是让人们理解流体动力学在他们的日常生活中很重要。”
