我們當中很少有人不曾停下來，驚歎於肥皂泡的美麗。這些色彩斑斕、轉瞬即逝的球體，可以持續數分鐘，然後瞬間消失，它們吸引了吹泡泡的孩子和沉思的浴缸躺臥者。
它們也引起了物理學家和數學家的注意，他們數百年來一直努力理解和預測泡泡的特性在基本層面上。多個泡泡的集合具有特殊的數學魅力：它們遵守一系列幾何規則（例如，泡泡表面總是以特定角度相遇），並且表現得像一種簡陋的計算機，不斷地移動和重新排列以解決一個最佳化問題——如何限制泡泡的表面積。
對泡泡的認真研究至少可以追溯到19世紀的比利時物理學家約瑟夫·普拉託，以他的名字命名的泡泡膜之間的連線處（普拉託邊界）而聞名，並且包括來自研究人員的最新貢獻，例如薩斯奎哈納大學的肯尼斯·布拉克，他是一位數學家，他的Surface Evolver軟體計算液體表面的幾何形狀。
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現在，一種新的計算機模型描述了成群泡泡的行為——更廣為人知的是泡沫——可能會讓研究人員更好地掌握泡泡物理學，這反過來可能會帶來更好的阻燃劑、腳踏車頭盔和其他泡沫產品。
這種新模型由加州大學伯克利分校的兩位數學家設計，將泡沫的演變分解為三個獨立的階段：首先，當表面張力和空氣流動推動泡泡移動時，泡沫會重新排列其宏觀結構，直到泡沫穩定下來。然後，液體從包裹單個泡泡的薄膜（稱為片層）中排出，直到其中一個片層變得太薄而無法支撐泡泡。最後，在第三階段，變薄的片層破裂，泡泡破裂，使整個泡沫失去平衡並重新開始這個過程。這項研究發表在5月10日出版的《科學》雜誌上。
泡沫演變的三個階段中的每一個階段都在其自身的空間和時間尺度上展開。例如，泡泡片層的微觀變薄發生得非常緩慢，有時需要數百秒，伯克利數學教授、研究合著者詹姆斯·塞蒂安解釋說。然後，這些片層的破裂“以每秒數百米的速度發生”，他補充道。模擬泡沫動力學的障礙之一是捕獲小規模過程的必要細節，而不會因不太重要的細節而拖累模擬。
塞蒂安和他的合著者羅伯特·賽耶提出的解決方案以不同的方式對待每個尺度——實際上，在小規模過程發生時放大，並在較慢的宏觀過程期間縮小。“你可以分別處理它們，然後將它們耦合在一起，”都柏林聖三一學院的物理學家丹尼斯·韋爾說道。模擬的每個階段的最終結果都在反饋迴圈中饋送到下一個階段——泡沫中泡泡的宏觀運動影響了液體從片層的微觀排出，這反過來又觸發了薄片層的快速破裂，從而再次使泡泡運動起來（見下方影片）。但是模擬是孤立地處理這些過程中的每一個。“他們在論文中嘗試這樣做，”韋爾說。“這遠遠超出了我們以前嘗試過的任何事情。”
韋爾說，相對靜態的泡沫，例如啤酒泡沫頂部的氣泡——“只是靜止在那裡的泡沫”——已經得到了廣泛的研究。但他指出，自他和一位合著者十多年前出版了一本名為《泡沫物理學》的書以來，關於流動泡沫的研究進展甚微；該書末尾的一段敦促同事們推進對動態過程的理解。“我不會說我們在過去十年中在這個方向上取得了很大進展，”韋爾說。但他補充說，這項新工作“是朝著這個方向邁出的一步。這是第一步。”他指出，新模型存在一些侷限性，例如僅處理所謂的幹泡沫——那些液體含量相對較低的泡沫。
儘管如此，塞蒂安和賽耶設計的工具等或許有一天可以幫助工業工程師調整他們的產品，使其更堅固、更輕或更富有彈性。“泡沫在工業中非常重要，”韋爾說，並補充說，修改這些工業泡沫所需的工具一直缺乏。“如果你想重新設計整個東西，”他說，“他們沒有設計原則，他們沒有數學模型來描述他們正在做的事情。”