攤餅里的航天物理學

攤煎餅怎么跟航空航天扯上關系呢？這得從一個故事說起。

新西蘭坎特伯雷大學的馬修·塞利爾和法國巴黎綜合理工學院的愛德華·布喬都是物理學教授，也是經常相互聯系的同行，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。雖然這兩位物理學家極其喜愛煎餅果子，可以說到了無“果”不歡的地步，但是他們一點也不會攤煎餅果子。

有一天，塞利爾的妻子嘲諷了他，說盡管他是物理學家，結果卻沒辦法用物理學來攤煎餅果子。或許因為在自己的專業領域受到了挑戰，塞利爾于是就找到布喬，合計用物理學的實驗方法，來找出能攤出好煎餅果子的物理規律。

但首先，他們需要給完美的煎餅果子下一個可以觀察得到的定義：分布均勻、薄厚適合、形狀可觀和沒有破漏。接下來，他們就使用計算機來模擬兩種方案。第一種叫做蒙特卡洛方法。簡單些講，這是一種盡可能地把所有因素考慮及其組合在內，然后利用計算機模擬出最佳組合（也就是問題答案）的方法。

兩位物理學家把面糊黏度、面糊密度、鍋傾斜時的角度和鍋的半徑等10個參數代入了蒙特卡洛方法當中。可想而知，這個方法的計算量是巨大的。最后計算機還是模擬出了一個在蒙特卡洛方法的條件下，最佳的攤餅公式：往鍋中心倒足量的面糊，然后盡快、依次地往右上、左上、右下、左下攤開，緊接著再重新進行這一順序一次。跟面糊倒在鍋的中心，然后自然地向周圍流動的攤餅相比，用蒙特卡洛方法攤的煎餅果子的均勻度提高了40%。

不過這還不夠好，于是他們就轉向另一個叫做最優控制理論的方案。

在利用最優控制理論的方案里，塞利爾和布喬只需要考慮少數幾個關鍵參數就可以了，例如傾斜鍋的角度和傾斜速度，等等。同樣的，計算機也模擬出了利用最優控制理論得出的最佳攤餅公式：往鍋中心倒足量的面糊，然后很快、依次地往右邊、正下方、左上方（此時面糊會來到鍋的正左邊）、右上方（此時面糊會來到鍋的正上方）、右下方、正左偏下、正上偏左攤開。結果顯示，用這個攤餅公式攤出的煎餅果子的均勻度比自然流動的要高83%！

塞利爾和布喬將利用最優控制理論得出的最佳攤餅公式及其背后的原理稱為：重力驅動液膜的最佳控制。下面我們就來看看如何用重力驅動液膜的最佳控制來攤煎餅，以及重力驅動液膜的最佳控制還有哪些應用吧。

首先，我們要準備一個品質不錯的平底鍋。然后，開火加熱，待鍋變得溫熱時，在平底鍋的中心位置倒上適量的面糊。接下來就是按照重力驅動液膜的最佳控制公式來攤煎餅了。

如果在攤餅的過程中發現面糊不太夠的話，那么可以馬上在平底鍋中間補充面糊，然后繼續未完成的步驟。隨著面糊逐漸被加熱凝固，平底鍋傾斜的幅度要逐漸減小，同時也要放慢傾斜的速度。最后平底鍋放平，此時面糊也已攤好。接下來就是等勻好的面糊繼續加熱凝固，待面糊的邊緣開始變色，稍稍與鍋分離時，就可以翻邊了。

盡管在剛開始時，我們攤不出大師級的煎餅，依舊有些瑕疵。但是只要按照重力驅動液膜的最佳控制公式來攤煎餅，在經過一些訓練之后，我們就可以攤出一套好看的煎餅了。

除了用來攤煎餅，重力驅動液膜的最佳控制還可以用在高科技領域，例如給手機顯示器或半導體涂膜。手機顯示器或半導體等材料總是需要涂一層具有保護作用（例如耐高溫、耐磨）的膜。以往，科學家主要用刮片涂層、旋轉涂覆或化學氣相沉積3種方式來給這些材料涂膜。然而這3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，而旋轉涂覆也需要額外的旋轉部件，且也有可能損害到材料。

由于重力驅動液膜的最佳控制是利用重力來涂膜，因此它不需要額外的零部件，且不會損害到材料。科學家只需要像攤煎餅那樣，在手機顯示器或半導體上利用重力把涂液攤開即可。如今科學家還在實驗室里研究怎樣利用重力驅動液膜的最佳控制來給火箭或航天飛機涂耐高溫的膜，畢竟它們外殼是彎曲的，并非平坦的。

誰又能想到，從攤餅背后總結出來的物理秘籍，竟然能跟手機顯示器、半導體和航空航天等高科技產品聯系上了。