聶龍

【適用話題】理論與實(shí)踐 生活中的物理 科技改變生活

攤餅其實(shí)并不簡(jiǎn)單

新西蘭坎特伯雷大學(xué)的馬修·塞利爾和法國(guó)巴黎綜合理工學(xué)院的愛(ài)德華·布喬都是物理學(xué)教授，也是經(jīng)常相互聯(lián)系的同行，而且他們都非常喜歡印度的煎餅果子——一種較大且薄的雞蛋攤餅，可以說(shuō)到了無(wú)“果”不歡的地步。有一天，塞利爾的妻子嘲諷了他，說(shuō)盡管他是物理學(xué)家，卻沒(méi)辦法用物理學(xué)來(lái)攤煎餅果子?；蛟S因?yàn)樵谧约旱膶I(yè)領(lǐng)域受到了挑戰(zhàn)，塞利爾于是找到布喬，合計(jì)用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，來(lái)找出能攤出好煎餅果子的物理規(guī)律。

首先，他們需要給完美的煎餅果子下一個(gè)可以觀察到的定義：分布均勻、薄厚適宜、形狀可觀和沒(méi)有破漏。說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，面糊在加熱的過(guò)程中黏度會(huì)增加，如果用隨便的招式攤，在面糊流到正確的位置之前可能就會(huì)因?yàn)轲ざ忍叨ㄗ×?。接下?lái)，他們就使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬兩種方案。第―種叫作蒙特卡洛方法。簡(jiǎn)單些講，這是―種盡可能地把所有因素及其組合考慮在內(nèi)，然后利用計(jì)算機(jī)模擬出最佳組合的方法。兩位物理學(xué)家把面糊黏度、面糊密度、鍋傾斜時(shí)的角度和鍋的半徑等10個(gè)參數(shù)代入了蒙特卡洛方法當(dāng)中。這個(gè)方法的計(jì)算量是巨大的，不過(guò)利用蒙特卡洛方法攤的煎餅果子的均勻度確實(shí)提高了4O%。

可這還是不夠好，于是他們轉(zhuǎn)向另一個(gè)叫作最優(yōu)控制理論的方案。在這個(gè)方案里，塞利爾和布喬只需要考慮少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)就可以，例如傾斜鍋的角度和傾斜速度等。同樣計(jì)算機(jī)也模擬出了最佳攤餅公式：往鍋中心倒足量的面糊，然后按照設(shè)定的方向順序攤開(kāi)。結(jié)果顯示，用這個(gè)攤餅公式攤出的煎餅果子的均勻度比自然流動(dòng)的要高83%。

第二種最佳攤餅公式及其背后的原理稱為重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制。下面我們就來(lái)看看重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制還有哪些應(yīng)用吧。

煎餅、手機(jī)和火箭皆可“攤”

除了用來(lái)攤煎餅，重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制還可以用在高科技領(lǐng)域，例如給手機(jī)顯示器或半導(dǎo)體涂膜。手機(jī)顯示器或半導(dǎo)體等材料總是需要涂一層具有保護(hù)作用（例如耐高溫、耐磨）的膜。以往，科學(xué)家主要用刮片涂層、旋轉(zhuǎn)涂覆或化學(xué)氣相沉積三種方式來(lái)給這些材料涂膜。然而這三種方法都有各自的局限性，例如刮片涂層需要額外的刮片，而且有可能損害材料表面。

由于重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制是利用重力來(lái)涂膜，因此它不需要額外的零部件，也不會(huì)損害材料?？茖W(xué)家只需要像攤煎餅?zāi)菢?，在手機(jī)顯示器或半導(dǎo)體上利用重力把涂液攤開(kāi)即可。如今科學(xué)家還在實(shí)驗(yàn)室里研究怎樣利用重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制來(lái)給火箭或航天飛機(jī)涂耐高溫的膜，畢竟它們的外殼是彎曲的。誰(shuí)能想到，對(duì)美好早餐的追求也能推動(dòng)工程技術(shù)的進(jìn)步呢？

（老奢摘自《大科技·科學(xué)之謎》2021年10月）

【素材分析】萬(wàn)萬(wàn)讓人沒(méi)有想到的是，攤個(gè)煎餅果子，居然能攤到手機(jī)和火箭這些高大上的研發(fā)工程上。正可謂“世事洞明皆學(xué)問(wèn)”，生活中很多不經(jīng)意的事情，只要結(jié)合理論去鉆研，就能鉆研出精彩，鉆研出智慧。

【速用名言】

1.千淘萬(wàn)漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金?！拼?shī)人 劉禹錫

2.不下決心培養(yǎng)思考的人，便失去了生活中的最大樂(lè)趣。——美國(guó)發(fā)明家 愛(ài)迪生