“达芬奇悖论”得到解决

塞维利亚大学的Miguel Ángel Herrada教授与布里斯托尔大学的Jens G. Eggers教授找到了解释气泡在水中上升时进行不规则运动的机制。他们指出，这对理解表现介于固体和气体之间的颗粒的运动非常有帮助。这项研究成果已发表在著名的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

早在5个世纪前，莱昂纳多·达·芬奇就观察到，如果气泡足够大，就会周期性地偏离直线轨迹，在直线方向上以Z字形或螺旋形的轨迹前进。然而，他并没有对这一现象做出量化的表述，也没有提出能够解释这一周期性运动的物理机制。

而新研究的作者开发了一种数值离散化技术，可以精准确定气泡的气/水交界面特征，从而模拟其运动，研究其稳定性。模拟结果与气泡不稳定运动的高精度测量结果一致，表明如果其球面半径超过0.926毫米，气泡就会在水中偏离直线轨迹，这一结果与上世纪90年代在超纯水中进行实验所得到的结果相差不超过2%。

研究人员提出了一种机制来解释气泡运动轨迹的不稳定性，他们认为周期性的倾斜改变了曲率，由此影响了气泡的上升速度，造成气泡的运动轨迹摇摆，且气泡曲率上升的那一侧向上倾斜。接下来，随着液体流速变快，高曲率表面周围的流体压力下降，这种压力的不平衡让气泡回到原来的位置，开始下一个循环。