扎破气球

外太空对任何将视线投向黑暗天穹的人而言都是壮美的，无论你是资深的宇航员还是仰望星空的幼童。这片引人入胜的虚空鼓舞着人们的好奇，令人们渴望探究发生在其中的一切，比如说——如果在太空中引爆一颗原子弹会怎么样？不穿宇航服的人能在那里存活多久？还有这个也许最为重要的问题——在太空中扎破气球后会发生什么？

好吧，也许不是所有人都好奇最后一个问题，但肯定有那么几个人足够热爱物理（或者说，足够热爱气球爆炸的音效），以至于能够被这篇文章吸引……所以一颗突然出现在黑漆漆的宇宙中的气球将会经历什么呢？

简答：由于外界缺乏大气压力，气球会一直膨胀，几乎在瞬间自行爆炸！

真空中的气压

这个问题的真正有趣之处不在于你在太空中扎破气球后会怎样，而在于你到底有没有可能亲手“扎破”你的气球。当你在地球上吹气球时，你吹入气球的气体的压力比周围的大气压（1atm）更高，这个压力差才是气球“被吹鼓”的根本原因。当你把更多的气体吹进有限的空间内时，气体分子之间的碰撞频率将会加大，导致气球内的压力上升，将气球的橡胶壁撑大。

因此，当你在地球上一直不停地吹气球，直到超过某个临界状态时，气球就会爆炸。这是因为橡胶的弹性是有限的，它迟早会在内部气压的作用下失效破裂。这时候，气球就会在你的脸前爆炸，并发出足以吵醒整个街区的超大噪音。

然而太空中可没有外界的大气压（1atm）从四面八方向内压缩气球，因此一旦有人把空气吹进气球，那么唯一能够约束这些气体的就是橡胶壁的弹力。这只太空气球里的空气将会以极快的速度膨胀，迅速拉伸橡胶壁，直到超出它的弹性限度，导致整个气球爆炸。

事实上，在你将气球从增压仓（飞船的增压仓，你应该能想象得出）里取出的那一瞬间，气球里的高压气体就会在不到一秒的时间内迅速膨胀（几乎可以看作是无阻力自由膨胀）然后爆炸。当气球膨胀时，气球内的气体分子运动速度接近音速，甚至能略超过音速。一旦气球爆炸，这些分子就会以稍低一点点的速度喷射进空旷的宇宙，直到它们撞上挡路的其他粒子为止。

而气球的橡胶碎片也会类似地从爆炸原点直线飞出，朝着橡胶膜上最先出现的第一个裂口的反方向运动。就像前面提到的那样：这个问题的重点不在于你能不能在太空中扎破气球，而在于你是否来得及在高压空气替你撑爆气球之前扎破它！

那我还能听到美妙的爆炸声吗？

许多人都是为了那美妙的一声“嘭”才去扎破气球的，无论是为了在生日派对上吵醒打瞌睡的小孩儿还是为了把学校舞会上的女监督员吓得屁滚尿流。然而，到了太空，你还能在气体分子逃向宇宙边缘的那一瞬听到爆响吗？

真不幸，答案是否定的。在这场宇宙气球实验中，你不会听到一丝声音，因为声波是需要介质才能传播的。通常而言，我们听到的声波的介质是空气或水（至少在地球上应该如此），但外太空里既没有空气，也没有水。

当你在地球上吹起气球时，它看上去平静而且无害，但气球的内部其实充满了叫嚣着要夺路而逃的气体分子。事实上，如果你用小针刺破气球，里面的气体就会以音速甚至超音速冲出来！当这股气流路过我们的耳朵时，我们的耳膜就会接收到传来的压力波，而这就是“嘭”的一声巨响的真实身份——天上的超音速飞机突破音障时的引发的那声巨响也是一个原理！在外太空中，空气分子同样会在气球破裂时向外膨胀，但宇宙里并没有大气，也就没有可供它们“打破”的音障。因此，太空中的气球爆炸是一场纯粹的默片。

当然，为了进入太空、在气密舱里吹气球，然后再出舱行走观赏气球爆炸，你还有许许多多的准备工作要做。但你还是幸运的，至少我们可以帮你把最麻烦的部分（也就是理论推导）解决掉！