空腔泡奇点的牛顿力学：在网上看到一个视频，一位男士左手握住一个装满水、没盖盖子的玻璃瓶，右手手掌在瓶口朝下击出一掌，瓶底破裂，水流了一地。但在玻璃瓶中装上沙子做同样的操作，瓶子毫发无损。怎么解释？海底有一种射手虾能射出高速水流击杀猎物，实验表明它的“大杀器”能产生上万度的高温、甚至发出紫外辐射。。。这些似乎不可思议的现象只要牛顿力学就能解释。

用一个简化的模型，假设最初空腔泡是真空，牛顿力学计算表明，泡泡坍缩时中心速度会出现奇点 -- 也就是无穷大（当然实际情况是不会出现无穷的）。基本的图像是，当液体中泡泡坍缩、液体向内压缩时，由于剩余的空间越来越小，泡泡外围的液体已经没有空间运动，导致能量被集中到泡泡中心附近很小的空间，中心附近的液体速度很大--产生高能射流，同时泡泡内部的气体被急剧压缩，温度剧增。在玻璃瓶实验中，泡泡的产生是因为瓶体突然下行，而水留在原处，由此在水中产生空腔泡（水在常温低压时会气化），而由于玻璃易碎，当微小的射流冲击玻璃就可能导致整个瓶底碎裂。

如果遭受空腔泡冲击的是金属，虽然不会断裂，但表面会出现微小的损伤。1900年代英国人发现他们先进的船用螺旋桨日久之后出现严重的损伤。后来 Rayleigh 勋爵解出了相关的方程这才使人们明白了其物理机制。近年来，由于实验手段的发展，相关问题再次成为一个颇受关注的课题，包括空腔泡发光机制的研究。

#物理#