Les bulles de savon sont toujours sphériques car la sphère est la forme qui utilise le moins de matière pour contenir un volume d'air.

La forme sphérique des bulles est régie par les lois de la thermodynamique et le principe de minimisation de l'énergie. La tension superficielle est la force qui permet à la surface d'un liquide de résister à une force extérieure. Dans une bulle, cette tension provient de la cohésion des molécules d'eau prises entre deux couches de molécules de savon.En 1884, le mathématicien Hermann Schwarz a prouvé rigoureusement que la sphère est la forme géométrique possédant la surface minimale pour un volume enfermé. Ce concept est crucial car moins la surface est grande, moins l'énergie nécessaire pour maintenir la structure est élevée. Le film de savon cherche naturellement cet état d'énergie minimale en se contractant autant que possible autour de l'air emprisonné.La structure d'une bulle est un sandwich moléculaire composé d'une fine couche d'eau entre deux couches de tensioactifs. Ces molécules de savon réduisent la tension superficielle de l'eau pure, ce qui permet au film de s'étirer sans se rompre immédiatement. L'équilibre final est atteint lorsque la pression de l'air à l'intérieur de la bulle compense exactement la force de contraction du film liquide.Ce principe mathématique s'observe également dans d'autres domaines de la nature, comme la formation des planètes ou des gouttes de pluie. Les ingénieurs s'inspirent de ces structures minimales pour concevoir des architectures légères et ultra-résistantes. L'étude des films de savon a même permis des avancées majeures en topologie et en calcul des variations au cours du XXe siècle.