シャボン玉の膜は光の波長より薄い シャボン玉の表面を泳ぐ色は染料ではない。膜の外側と内側の両面で光が反射し、互いに干渉して生まれるもので、色合いは膜の厚さだけで決まる。重力で液体が下へ流れ落ちると、頂部は薄くなり、わずか十から二十ナノメートルにまでなる。これは可視光の波よりはるかに薄い。そこでは反射が完全に打ち消し合い、黒い斑点が現れる。シャボン玉がまもなく割れるという、静かな前触れだ。
シャボン玉は自然界で最もなまけ者の形 自由に浮かぶシャボン玉はいつも球形で、そこには深い理由がある。膜は表面積に比例してエネルギーを蓄え、自然界の万物と同じく、見つけられる限り最もエネルギーの低い状態に落ち着く。閉じ込めた空気の量が同じなら、球は表面積が最小になる唯一の形だ。だから表面張力は膜をその完璧な球へと縮める。数学者は同じ真理を抽象的に証明したが、シャボン玉はそれを一瞬で解いてみせる。
泡は厳格な120度の法則に従う シャボン玉を積み重ねても、膜は無秩序に出会うわけではない。シャボン膜は一本の稜に沿って必ずちょうど三枚ずつ接し、その三枚はぴったり120度で出会う。稜どうしが交わるところでは四本が約109.5度で集まり、これは正四面体の頂点を指すのと同じ角度だ。ベルギーの物理学者が19世紀にこれらの法則を解き明かし、地球上のどんな泡の集まりも今なおそれに従っている。
針金の立方体を浸すと、膜が数学を解く 曲げた針金の枠にシャボン膜を張ると、膜は瞬時に、その縁を張ることのできる最小の面へと縮む。表面張力が膜を常に最小面積へと縮めるからだ。技術者はこれを利用する。二枚の板のあいだにピンを立てた枠を浸すと、膜はそれらを結ぶ可能な限り最短の網へと一瞬で収まり、コンピュータでも相応の手間がかかる問題を瞬く間に解く。膜は小さな、濡れたアナログ計算機なのだ。
石けんは水の皮膚を三分の一に切り下げる 水の表面は意外なほど丈夫で、その張力は1メートルあたり約72ミリニュートン。だから昆虫は池の上に立てる。石けん分子は水を好む頭と水を嫌う尾でできていて、表面に殺到し、互いに引き合っていた水分子を押し分ける。これで表面張力はおよそ1メートルあたり25から30ミリニュートン、元の値のおよそ三分の一にまで下がる。石けん水がシャボン玉になれるほど薄い膜に伸びられるのは、まさにこのためだ。
シャボン玉はシダ模様のガラスドームに凍りつくことがある 厳しい寒さの中でシャボン玉を吹くと、ただ割れるのではない。氷は底で核を作り始め、きらめくシダの形の結晶となって膜を駆け上がり、育ちながら渦を巻く。研究者たちはそこに小さなスノードームのような効果を見つけた。氷のかけらが剥がれて膜の内側を漂い、表面の温度差が生む穏やかな流れに運ばれていくのだ。数秒のうちに球全体がこわばり、霜のついたガラスのドームになる。
割れるシャボン玉は目より速い シャボン玉が割れるとき、膜は砕けるというより、ほどけていく。穴が開き、その縁は毎秒数メートルで外へ後退する。これは、表面張力と、縁が巻き取っていく液体の慣性とを競わせる、すっきりとした法則に支配されている。膜が薄いほど縁は速く逃げる。崩壊のすべてはわずか数ミリ秒で終わり、消えたと気づくよりずっと前に、膜は飛び散る小さな水滴の輪へと集められてしまう。
浮かばずに沈むシャボン玉がある シャボン玉を裏返すと、反シャボン玉ができる。液体の皮が空気を包むのではなく、液体の一滴が空気の薄い殻に包まれ、さらに液体の中に沈んでいるのだ。ほとんどが水で、閉じ込められた空気はほんのわずかしかないため、浮き上がらない。漂うか沈むかして、光が空気の殻をかすめると小さな銀の玉のように輝く。やがて膜が抜けきると、それは静かに周りの液体へと溶け戻っていく。
