當前位置:
首頁 > 太空 > 科學家聚會吃義大利麵,竟解開鹽圈物理之謎

科學家聚會吃義大利麵,竟解開鹽圈物理之謎

一群科學家在遊戲之夜享用義大利麵時,做出了一件極具書呆子氣息卻又趣味十足的事——他們發表了一篇有關食物烹煮物理學的論文。

這群來自荷蘭屯特大學以及法國國家農業、食品與環境研究院(INRAE)的科學家,原本正盡情享受美食和桌上遊戲。其間,他們聊到了煮加鹽義大利麵時,鍋底殘留的鹽圈。自然而然地,大家開始好奇怎樣才能煮出最美觀的鹽圈,以及其中涉及哪些變數。

論文第一作者馬蒂厄·蘇齊在一份宣告中表示:「晚餐快結束時,我們在我小兒子的小白板上勾勒出了實驗方案,還列出了一連串想嘗試的實驗。這真是一次很棒的體驗,因為我們很快意識到,日常生活中這一簡單的觀察,背後隱藏著豐富多樣的物理機制!」

研究團隊發現,鹽被放入鍋中,在重力——這一既熟悉又「討厭」的力量作用下沉到鍋底時,它會擾亂水流,在其後方產生阻力。

蘇齊解釋道:「如果大量顆粒同時釋放,相鄰顆粒會受到周圍所有顆粒產生的水流擾動影響。這會使沉降(下落)的顆粒逐漸發生水平位移,導致顆粒呈圓形向外擴散分佈。」

當大量鹽倒入鍋中,它會先在鍋底形成一個圓圈,而後受擾動的水流會使鹽向外輻射,在中間留下一個空洞。然而,如果鹽從更高處落下,顆粒在水中下落的時間更長,它們在下落過程中就會向外輻射。

結果就是,鹽雲向外輻射,直到每顆鹽粒之間有足夠的間距。此時,它們與相鄰鹽粒的距離足夠遠,不再受彼此改變的水流影響。接下來,重力發揮作用,它們落下形成一個(相當)整齊的圓形沉積物。

蘇齊補充道:「這些就是主要的物理因素。儘管這一現象看似簡單,卻包含了諸多物理概念,如沉積、非蠕動流、多個物體間的長程相互作用以及尾流捲吸等。更有趣的是,一旦你發現大顆粒比小顆粒的徑向位移更大,那就意味著,只需把顆粒倒入水箱,就能按大小對它們進行分類!」

這篇論文發表在《流體物理學》期刊上。