一粒爆米花里的物理秘密
□新时报记者 江丹
今年的山东“新高考”物理考题中，一道涉及“拔火罐”的实验题在社交网络走红。其实，生活里的很多现象都与物理有关，但我们通常都不会注意到，一方面是因为太习以为常了，另一方面则可能真的是知识储备不够。英国剑桥大学物理学博士、伦敦大学物理学家海伦·切尔斯基的这本《茶杯里的风暴》，写的便是生活里的物理学，换个科学的视角看生活，或许真的会轻松很多。
当我们食用瓶装番茄酱的时候，通常会遇到一个尴尬的问题，轻轻倒却倒不出来，用力拍打瓶底则一不小心就倒多了，也有人会把番茄酱的瓶子直接倒过来，可是在番茄酱的黏稠度面前，重力竟然渺小到根本无法将其倒出分毫。番茄酱的这种现象跟其在加工生产过程中使用的一种多糖有关，即黄原胶，一种由细菌发酵生成的食品添加剂。
“玻璃瓶放在桌上的时候，水分之中的这些长长的糖分子彼此纠缠，维持着番茄酱的形态。而在我们摇晃瓶子的时候，它们开始松动，不过很快又会重新缠到一起。等到你开始拍打玻璃瓶，番茄酱受到的振动更加剧烈，纠缠在一起的分子不断分开，最后，它们纠缠的速度再也赶不上松脱的速度，一旦越过这个关键点，番茄酱就会失去类似固体的特性，哗啦啦一下子就从瓶子里涌出来。”切尔斯基解释。
在厨房里，不仅番茄酱藏着物理学的密码，爆米花也有。在我们的印象中，似乎只有玉米会用来做爆米花，这是因为“玉米粒本身的特性决定了它很容易爆炸”。当玉米被加热的时候，其胚乳内部的水开始蒸发，随着温度的升高，“越来越多的水分子以蒸汽的形式在它内部左冲右突。从演化的角度来说，玉米粒种皮的主要作用是抵御外力侵袭，可是现在，它却不得不承受来自内部的暴乱。在这种情况下，种皮变成了一口迷你高压锅。”
当玉米粒内部温度上升到180℃，内部气压差不多达到标准气压的10倍，它们便在一片噼里啪啦声中变成了爆米花。也会有一些玉米粒在这个加热过程中只是变得焦黑而未能“爆炸”，这是因为它们的种皮破损，“高温蒸汽会直接逃开，玉米粒内部无法积聚气压”。如果我们留意一下，就会发现所有的谷物中，似乎只有玉米可以用来做爆米花，这是因为其他谷物的种皮上有细小的孔洞，无法积聚足够的压强。
厨房里的物理学秘密还有很多，除了番茄酱，小小的一滴咖啡渍里也大有学问。我们不小心洒出的咖啡，落到桌面上，只是一摊水滴状的液体，但是干涸之后，咖啡渍外沿就会形成一条褐色的线。如果使用显微镜观察咖啡滴，就能看到整个的变化过程。
“如果在显微镜下观察咖啡液滴，你会看到水分子正在乐此不疲地玩碰碰车，庞大的褐色咖啡粒子就夹在这些分子中间。水分子之间的引力很强，如果有某个分子向液面外凸出了一点，其他分子立即会把它拉回大家庭里。这意味着水形成的液面就像某种弹性薄膜，下方的水一直在向下拉扯它，所以液面永远是光滑的。”
尽管水分子之间如此“团结”，但依然无法抵抗蒸发的力量。“液滴的边缘在桌上是固定的，而且边缘处水分子蒸发的速度比其他位置快得多，因为这里的水分子接触空气的机会更多。……液滴中央的咖啡必须不断向外移动，去补充边缘处蒸发掉的水分。水分子裹着咖啡粒子向外运动，等到水分蒸发以后，无法蒸发的咖啡粒子就留了下来。在这个过程中，所有咖啡粒子都慢慢被搬运到了液滴边缘，等到水分子彻底蒸发，留下来的就是一圈褐色的轮廓。”
切尔斯基在《茶杯里的风暴》中写道，咖啡渍干涸的这个过程，就在我们眼前发生，但我们看不到那些有趣的细节，那是一个微观世界，另有一套运行规则。
我们虽然看不到咖啡渍蒸发过程，但看到面包片落地时有没有想过，这其实也是一个有趣的物理过程？切尔斯基提醒读者，面包片落地时会翻滚。这个过程也很快，需要仔细看才能看清。“如果桌子高约75厘米，那么面包片只需要不到半秒的时间就会落地。一开始，面包片因翻转而坠落，接下来它会在空中不断翻转。在这里，起到关键作用的力是面包片的重力。估算一下面包片的重力，我们可以大致算出，它会在0.4秒内旋转180度。”
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