The fascinating science of bubbles, from soap to champagne | Li Wei Tan

Fordító: Péter Pallós Lektor: Beatrix Turán

Some years ago, I was visiting Paris

Pár évvel ezelőtti párizsi utamon

and walking along the Seine River during a beautiful summer afternoon.

a Szajna partján sétáltam egy csodás nyári délután.

I saw giant bubbles floating on the riverbank,

Hatalmas lebegő buborékokat pillantottam meg a folyópart fölött,

like this one.

ilyeneket.

The next moment, it popped and was gone.

A következő pillanatban elpukkantak és eltűntek.

Making them were two street performers surrounded by a crowd.

Két utcai mutatványos fújta, akiket tömeg vett körül.

They visibly make a living by asking for donations

Szemlátomást adományokból éltek,

and by selling pairs of sticks tied with two strings.

meg madzaggal összekötött pálcák eladásából.

When I was there, a man bought a pair of sticks for 10 euros,

Ottjártamkor egy férfi 10 euróért vett egy pár pálcát.

which surprised me.

Ez meglepett.

I am a scientist who is passionate about bubbles.

Tudósként a buborékok a szenvedélyem.

I know the right trick to make the giant bubbles

Tudom, hogy az óriás buborék készítésének trükkje

is the right soapy water mixture itself --

csupán a jó szappanos vízben,

not the sticks,

és nem a pálcákban rejlik,

which may be needed,

melyeket hozzá használnak,

but you can easily make them at home.

és otthon is könnyűszerrel készíthetők.

Focusing on the sticks makes us not see that the real tool is the bubble itself.

A pálcákat figyelve nem vesszük észre, hogy a tényleges eszköz maga a buborék.

Bubbles might seem like something just children make while playing,

A buborékok gyerekjátéknak tűnnek,

but sometimes it can be really stunning.

de néha igencsak meglepőek.

However, there are more fascinating science to bubbles,

De a buborékok több tudást is rejtenek,

such as problem-solving tools.

pl. problémamegoldó eszközöket.

So I would like to share with you

Elmondok egypár történetet

a few stories about the science of creating bubbles

a buborékgyártás tudományáról

and the science of eliminating the microscopic ones.

és a mikroszkopikus buborékok eltüntetéséről is.

Since it's up on the screen, let's start with the soap bubble.

Mivel ott a kivetítőn, kezdjük a szappanbuborékkal.

It is made from very common substances:

Igen egyszerű összetevőkből áll:

air, water, soap, in the right mixture.

kellő arányú levegőből, vízből és szappanból.

You can see soap bubbles constantly changing their colors.

Láthatják, ahogy állandóan változtatják a színüket a buborékok.

This is due to the interaction with light at various directions

Ennek oka a különböző irányú fénnyel való kölcsönhatás

and the changes of their thickness.

és a vastagság változása.

One of the common substances, water molecules,

Az egyik összetevő, a vízmolekula,

are formed by two atoms of hydrogen and one atom of oxygen -- H2O.

két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll, ez a H₂O.

On most surfaces, water droplets tend to curve inwards,

A legtöbb felületen a vízcseppecskék befelé görbülve

forming a semihemisphere shape.

félgömbalakot öltenek.

This is because the water droplet's surface is like an elastic sheet.

Ennek oka, hogy a vízcseppecskék felülete rugalmas laphoz hasonló.

The water molecule on the surface is constantly being pulled inwards

A felületi vízmolekulát a középen lévő

by the molecule at the center.

állandóan befelé húzza.

And the quality of the elasticity is what we call "surface tension."

A rugalmasság mértékét felületi feszültségnek nevezzük.

Now by adding soap,

Szappan hozzáadásakor

what happens is the soap molecule reduces the surface tension of water,

a szappanmolekulák csökkentik a víz felületi feszültségét,

making it more elastic and easier to form bubbles.

rugalmasabbá teszik, és megkönnyítik buborékok keletkezését.

You can think of a bubble as a mathematical problem-solver.

Matekprobléma-megoldónak foghatjuk föl a buborékot.

You see it relentlessly trying to achieve geometry perfection.

Kitartóan törekszik tökéletes mértani formát fölvenni.

For instance, a sphere is the shape with the least surface area

Pl. az adott térfogathoz tartozó

legkisebb felületű idom a gömb.

for a given volume.

That's why a single bubble is always in the shape of a sphere.

A buborék ezért mindig gömb alakú.

Let me show you. Check it out.

Megmutatom. Ellenőrizzék!

This is a single bubble.

Ez egy buborék.

When two bubbles touch each other,

Amikor két buborék érintkezik,

they can save materials by sharing a common wall.

közös fallal anyagot takaríthatnak meg.

When more and more bubbles are added together,

Ahogy a buborékok szaporodnak,

their geometry changes.

a geometriájuk változik.

These four bubbles are added together.

E négy buborék egyesül.

They meet at one point at the center.

Középen egy pontban érintkeznek.

When six bubbles are added together,

Mikor hat buborék egyesül,

a magical cube appears at the center.

bűvös kocka keletkezik középen.

(Applause)

(Taps)

That is surface tension at work,

A felületi feszültség működik,

trying to find the most effective geometry arrangement.

és a leghatékonyabb alakot igyekszik fölvenni.

Now, let me give you another example.

Másik példát is mondok.

This is a very simple prop.

Ez nagyon egyszerű kellék,

This is made from two layers of plastic

két műanyag rétegből áll,

with four pins connected to each other.

melyet négy gombostű fog össze.

Imagine these four pins represent four cities that are equally apart,

A tűk egyforma távolságra lévő négy várost jelképeznek.

and we would like to make roads to connect these four cities.

Szeretnénk a négy várost összekötő utat építeni.

My question is: What is the shortest length to connect these four cities?

Kérdésem: mi az összekötő út legkisebb hossza?

Let's find out the answer by dipping it into the soapy water.

Leljük meg a választ szappanos vízbe merítés útján.

Remember, the soap bubble forms will always try to minimize

Ne feledjük, hogy a szappanbuborék mindig

minimalizálni fogja a felületet

their surface area

with a perfect geometry arrangement.

a tökéletes geometria képzésével.

So the solution might not be something you expected.

A megoldás nem várt eredménnyel jár.

The shortest length to connect these four cities

A négy várost összekötő legkisebb távolság

is 2.73 times the distance between these two cities.

e két város összekötő távolság 2,73-szorosa.

(Taps)

(Applause)

Now you've got the idea.

Most már értik az elvet.

The soap bubble forms will always try to minimize their surface area

A szappanbuborék tökéletes geometria kialakításával mindig

igyekszik minimalizálni a felszínét.

with a perfect geometry arrangement.

Now, let us look at bubbles in another perspective.

Nézzük a buborékot más szempontból.

My daughter, Zoe, loves visiting zoos.

Zoe lányom szeret állatkertbe járni.

Her favorite spot is Penguin Cove at Marwell Zoo in Southern England,

Kedvenc helye a dél-angliai Marwell állatkert pingvinöble,

where she could see penguins swim at speed under the water.

ahol víz alatt úszkáló pingvineket láthat.

One day, she noticed that the body of penguins

Egyszer észrevette, hogy a pingvinek teste

leaves a trail of bubbles when they swim

buboréknyomokat hagy úszás közben maga után.

and asked why.

Megkérdezte, hogy miért.

Animals and birds like penguins

A pingvinekhez hasonló állatok és madarak,

that spend a lot of their time under the water

melyek sokat tartózkodnak víz alatt,

have evolved an ingenious way of utilizing the capability of bubbles

a buborékhasznosítás zseniális módját fejlesztették ki,

to reduce the density of water.

hogy csökkentsék a víz sűrűségét.

Emperor penguins are thought to be able to dive a few hundred meters

A császárpingvinek állítólag több száz méterrel

below the sea surface.

a vízfelszín alá képesek merülni.

They are thought to store the air under their feathers

Merülés előtt állítólag

levegőt töltenek tolluk alá,

before they dive

and then progressively release it as a cloud of bubbles.

majd buborékfelhő formájában fokozatosan kiengedik.

This reduces the density of water surrounding them,

Ez csökkenti az őket körülvevő víz sűrűségét,

making it easier to swim through

ami megkönnyíti az úszást,

and speed up their swimming speed at least 40 percent.

és 40%-kal fokozza úszási sebességüket.

This feature has been noticed by the ship manufacturers.

Erre a tulajdonságra fölfigyeltek a hajóépítők.

I am talking about the big ships here,

A nagy hajókról beszélek,

the ones that are used to transport thousands of containers across the ocean.

amelyekkel ezernyi konténert szállítanak az óceánon át.

Recently, they developed a system called "air lubricating system,"

Az utóbbi időkben kifejlesztették a "levegős kenési rendszert",

inspired by the penguins.

amelyet a pingvinek ihlettek.

In this system, they produce a lot of air bubbles

E rendszerben rengeteg légbuborékot fejlesztenek,

and redistribute them across the whole of the ship,

és szétoszlatják a hajótest mentén.

like an air carpet that reduces the water resistance

Ez légpárnaként csökkenti a víz ellenállását

when a ship is moving.

a hajó haladása közben.

This feature cuts off the energy consumption for the ship

Ez a tulajdonság maximum 15%-kal csökkenti

up to 15 percent.

a hajók energiafölhasználását.

Bubbles can also be used for medicines.

A buborékok az orvoslásban is használhatók.

It can also play a role in medicines,

Szerepet játszhatnak a gyógyításban,

for instance, as a method for noninvasive delivery systems for drugs and genes

pl. nem invazív módszerként gyógyszerek és gének bejuttatására

to a specific part of the body.

az egyes testrészekbe.

Imagine a microbubble

Képzeljük el,

filled with a mixture of drugs and magnetic agents

hogy véráramunkba mikrobuborékot fecskendeznek,

amely gyógyszer- és mágneses anyagot tartalmaz.

being injected into our bloodstream.

The bubbles will move to the target areas.

A buborékok a célterületre jutnak.

But how do they know where to go?

De honnan tudják, hová menjenek?

Because we placed a magnet there.

Onnan, hogy mágnest tettünk oda.

For instance, this part of my hand.

Pl. ide a kezembe.

When the microbubbles move to this part of my hand,

Amikor a mikrobuborékok kezem e részébe jutnak,

we can pop it via ultrasound

ultrahanggal kipukkasztjuk,

and release the drug exactly where it's needed.

és ott eresztjük ki a gyógyszert, ahol szükség van rá.

Now, I mentioned about the science of creating bubbles.

A buborékgyártás tudományáról beszéltem.

But sometimes we also need to remove them.

De néha el kell távolítani őket.

That's actually part of my job.

Ez is a munkámhoz tartozik.

My exact job title is "ink formulation scientist."

Munkaköröm pontos megnevezése: "tinta- és festékkészítmény kutató".

But I don't work on the ink that you use for your writing pens.

De nem az írótollukba való tintákon dolgozom.

I'm working on some cool applications

Egypár klassz alkalmazáson dolgozom,

such as organic photovoltaics, OPVs,

pl. szerves fotovillamos napelemeken, az OPV-ken,

and organic light-emitting diodes, OLEDs.

szerves fénykibocsátó diódákon, az OLED-eken.

Part of my job is to figure out how and why we want to remove the bubbles

Munkám része, hogy rájöjjek, miért s hogyan kell a buborékokat

from the ink that my company produces.

a cégem gyártotta festékből eltávolítani.

During the formulation-mixing process,

A készítési-keverési folyamatban

or preparation process,

vagy az előkészítési folyamatban

we mix active ingredients, solvents and additives

hatóanyagokat, oldószereket, adalékanyagokat keverünk össze,

in order to achieve the formulations with the properties we want

hogy a kellő készítményekhez jussunk

when the ink is being used.

a festék használhatósága érdekében.

But just like you would make drinks

Mint amikor italt szeretnénk készíteni

or bake cakes,

vagy tortát sütni,

it is unavoidable that some air bubbles will be trapped inside that ink.

némi légbuborék óhatatlanul be fog kerülni a festékbe.

Here, we are talking about a different space

Itt másféle térről beszélünk,

from the bubbles I'd seen in Paris.

mint amilyen buborékokat Párizsban láttam.

The bubbles that are trapped inside those inks

A festékekben rekedt buborékok mérete

vary between a few millimeters,

pár millimétertől kezdve

a few microns

néhány mikronon át

or even a few nanometers in size.

pár nanométerig terjed.

And what we are concerned about

A festékben rekedt oxigén

is the oxygen and the moisture that is trapped inside.

vagy nedvesség okoz főfájást.

At this size scale, removing them is not easy.

E méretskálán nehéz őket eltávolítani.

But it matters,

De ez lényeges

for instance, for organic light-emitting diodes inks

pl. szerves fénykibocsátó diódák festékeinél,

that we can use to produce display for your smartphone, for example.

amelyeket pl. okostelefon-kijelzők gyártásához használhatunk.

It's supposed to last for many years,

A kijelzőknek több évig működniük kellene,

but if the ink that we use has been absorbed with oxygen and moisture

de ha a festék oxigénnel vagy nedvességgel szívja meg magát,

[which] are not being removed,

amely benne marad az anyagban,

then we can quickly see dark spots appear in the pixels.

akkor a pixeleken hamarosan sötét pöttyök jelennek meg.

Now, one challenge we face in removing the microbubbles

A mikrobuborékok eltávolításakor az egyik nehézség,

is that they are not very cooperative.

hogy elég csökönyösek.

They like to sit there,

Jól érzik ott magukat,

bathing in the ink without moving much.

a festékben lubickolva épp csak mocorognak.

But how do we kick them out?

Hogy penderítsük ki őket onnan?

One technology we use

Az egyik alkalmazott technológia,

is to force the ink going through a thin, long and tiny tube

hogy porózus falú, vékony, hosszú és apró csövecskéken erőltessük át

with a porous wall,

a festéket,

and we place the tubes inside the vacuum chamber,

és a csövecskéket vákuumkamrába helyezzük el,

so that the bubbles can be squeezed out from the ink

így a buborékok kiszoríthatók a festékből,

and be removed.

és ezért eltávolíthatók.

Once we manage to remove the bubbles from the ink that we produce,

Ha a buborékokat sikerül eltávolítanunk a gyártott festékekből,

it is time for celebration.

akkor eljött az ünneplés ideje.

Let's open a bubbling champagne.

Nyissunk egy buborékos pezsgőt!

Ooh, this is going to be fun!

Hűha, ez vicces lesz.

(Laughter)

(Nevetés)

Woooo!

Hű!

(Applause)

(Taps)

You could see a lot of bubbles rushing out from the champagne bottle.

Rengeteg buborékot látnak előtörni a pezsgősüvegből.

These are the bubbles filled with carbon dioxide,

Ezek szén-dioxidot tartalmazó buborékok,

a gas that's been produced during the fermentation process of the wine.

a bor erjedése közben keletkezett gázból származók.

Let me pour some out.

Egy keveset öntök belőle.

I can't miss the chance.

Ki nem hagynám a világért sem.

I guess it's enough.

Az hiszem, ennyi elég.

(Laughter)

(Nevetés)

Here, I can see a lot of microbubbles

Rengeteg mikrobuborékot látok,

moving from the bottom of the glass to the top of the champagne.

amelyek a pohár aljáról a felszín felé gyöngyöznek.

Before it pops,

Mielőtt elpukkannak,

it will jet tiny droplets of aroma molecules

aromamolekula-cseppecskéket lövellnek szét,

and intensify the flavor of champagne,

és fokozzák a pezsgő ízét,

making us enjoy much more the flavor of champagne.

ezáltal jobban élvezzük a pezsgőt.

As a scientist who is passionate about bubbles,

Mint a buborékok iránt szenvedélyt tápláló tudós

I love to see them,

imádom nézni őket.

I love to play with them,

Szeretek játszani velük,

and I love to study them.

szívesen tanulmányozom őket.

And also, I love to drink them.

Meginni is szeretem őket.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)