還記得在某頭條上偶然看到過一個令人震驚的科學報導《肥皂泡的溫度比太陽還要高？》，看到後很是吃驚。默默把這個似乎匪夷所思的冷知識記下來時，良好的批判性思維讓我保持了理智。決定親自查證，果然是我天真，差點就信了。
流言：
在肥皂泡泡突然破裂的一瞬間，它的溫度是多少呢？科學家測量了這個溫度，結果令他們震驚不已：當液態的肥皂泡猛地收縮破裂時，它內部的溫度大約為20000℃，比太陽的表面溫度還高4倍。（誤）
發生聲致發光的裝置，中間的藍色小點就是發光現象 | Credit: Wikimedia Commons
氣泡溫度高不假，的確有一種泡泡破裂時可以達到上萬度，但是這不是肥皂泡，而是水中的空穴在聲波作用下內爆的結果。這個假新聞其實來源是一個十分有趣的自然現象——聲致發光（SBSL）。
神奇的槍蝦
提到聲致發光，就不得不提到槍蝦。它是一種生活在地中海的生物，雖然沒有皮皮蝦那麼出名，但也很厲害的。
這種傢伙長兩隻螯，一大一小，其中大螯可以長到蝦體一半的長度。與對稱的小螯不同，大螯有一邊不能移動，具有一個空穴；另一邊則是一個可移動的，剛好能插入空穴的「活塞」。換句話說，它帶了一把高壓水槍在身上，槍蝦也因此而得名。
大螯的肌肉強壯有力，當「活塞」合上的時候，從空穴中擠出來的水柱速度可達32m/s。快速通過的水柱與周圍相對靜止的水形成了一個低壓空間，低壓在水裡產生了微小的氣泡，緊接著，這些微小氣泡在周圍水體的壓力下會瞬間破裂。
槍蝦
氣泡破裂發出咔嗒咔的聲音，同時，在氣泡破裂的一瞬間，周圍水體的溫度可以達到驚人的近4500℃的高溫，十分接近太陽表面的溫度（5000多℃），並且會發出極短的一道光。這就是虛假報導裡聳人聽聞的那部分。
聲致發光
以上現象被叫作聲致發光 (Sonoluminescence)。
最先發現這種現象的是德國科隆大學的 H·Frenzel 和 H·Schultes。當時研究者在顯影液裡放入超聲轉換器，試圖加快顯影速度，結果卻在底片上看到了大量的微小光斑。他們猜測這和氣泡有關，但沒有條件深入研究這些光斑是怎麼回事，因為氣泡存在的時間太短了。
當時是1934年，正是希特勒掌權，由於其他技術不夠發達，並沒有引起人們關注（也可能是1934年其他的破事太多了= =）。
密微等離子體，被認為是聲致發光現象產生的源頭 | Credit: UCLA Putterman Research Group
1990年，由美國華盛頓大學 D· F·Gaitan 發現的單泡聲致發光現象(Single bubble sonoluminescence) 引起了廣泛討論，並由美國洛杉磯加州大學 S· J·Putterman 研究小組對這種現象的重要特徵進行了測定。
他們的辦法是：在高度去氣的純水裡，用注入氣泡的方法實現單泡聲致發光，這是一種穩定的、確定空間位置的、時間同步的，氣泡脈動發光過程。只是由於實驗條件的限制，沒能直接探測到發光氣泡內部經歷的過程，所以當時的解釋也是停留在假設的階段。
聲致發光的吸引人之處在於，它本身攜帶的一些特殊性質，以及它謎一樣的產生過程和原理。
直到20世紀末期我們才搞清楚它的基本原理：
當足夠強度的聲波通過液體的時候，會在液體裡產生空穴——可能是本來就有的小氣泡，也可能是通過空化作用產生的新泡泡。這和肥皂泡完全是兩碼事。
氣泡破裂發生的聲致發光現象 | Credit: Baidu
另一方面，在氣泡坍塌過程中，溫度的升高導致各種化學反應開始發生。
大多數分子間會彼此反應，反應可以帶來能量。在足夠高的溫度下（比如太陽的溫度），水分子會被分解，化學鍵斷裂，能量被吸收。但當這些斷裂的化學鍵重新組合時，它們會釋放能量，這時就可能產生輕微的閃光。
現代研究還發現，聲致發光產生的光線可以形成連續的光譜，激波導致的軔致輻射是目前較多人接受的單泡聲致發光機制。這一理論認為，溫度和壓強的升高是因為氣泡內匯聚產生了激波，於是氣體分子電離成為等離子體，其中自由電子的熱軔致輻射導致了發光。
短暫的高溫
關於高溫的原因，比較有說服力的應該是2005年自然雜誌上 David J. Flannigan and Kenneth S. Suslick 的一篇文章。名字叫做 "Plasma formation and temperature measurement during single-bubble cavitation". Nature 434 (7029): 52–55.
他們在文章開頭說單泡聲致發光 (SBSL1-5) 是由氣泡壓縮時產生的極端溫度和壓力引起的，等離子體的出現觸發了發光現象。
太陽各處的開爾文溫度，表面溫度約為6000K，即5700℃
由於發光時間太短，而且光會被周圍的液體吸收，光譜也並不完全。對此 David J. Flannigan 等人開發出了一種奇妙的新辦法，他們設法證明了氣泡裡有等離子態的物質，而其激發能為18電子伏，由此逆推出氣泡核心溫度接近 20000℃。這就是流言裡那個太陽溫度的來源，但其實並不是每一個氣泡都能達到這個溫度。
關於聲致發光的應用場景，雖然聽著很誘人，例如聲化學、量子物理等等，甚至有人提出，如此高的溫度（兩萬攝氏度）可以用來實現核聚變（已被論證過可能性極小）。這種高溫持續的時間實在是太短，目前並沒有什麼實際的應用。
當然，這一切都和肥皂泡毫無關係。
參考資料
1. 維基百科
2. David J. Flannigan and Kenneth S. Suslick 2005 "Plasma formation and temperature measurement during single-bubble cavitation". Nature 434 (7029): 52–55.
3. 聲致發光微氣泡內稠密等離子體的暗示 清華大學物理系 安宇
來源：牛油果進化論
編輯：井上菌