攤煎餅的可是隱藏的流體力學(xué)專家

攤煎餅其實(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，他們經(jīng)常聯(lián)系，而且都非常喜歡吃印度的“煎餅馃子”—一種較大且薄的雞蛋攤餅，可以說(shuō)到了無(wú)“馃”不歡的地步。有一天，塞利爾的妻子嘲笑了他，說(shuō)他盡管是物理學(xué)家，卻沒(méi)辦法用物理學(xué)來(lái)攤煎餅。或許覺(jué)得自己在專業(yè)領(lǐng)域受到了挑戰(zhàn)，于是塞利爾找到布喬，合計(jì)著用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，找出攤好煎餅的物理規(guī)律。

首先，他們需要給完美的煎餅定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：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，如果隨意攤開(kāi)面糊，在面糊流到正確的位置之前，可能就會(huì)因?yàn)轲ざ忍叨ㄗ×恕＝酉聛?lái)，他們使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬兩種方案。第一種叫蒙特卡洛法。簡(jiǎn)單些講，這是一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、鍋傾斜的角度和鍋的半徑等多個(gè)參數(shù)代入蒙特卡洛法當(dāng)中。這個(gè)方法的計(jì)算量是巨大的，不過(guò)利用蒙特卡洛法攤的煎餅的均勻度確實(shí)比之前提高了4O%。

可這還不夠好，于是他們轉(zhuǎn)向最優(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，例如鍋的傾斜角度和傾斜速度等。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)定的方向攤開(kāi)。結(jié)果顯示，用這個(gè)攤餅公式攤出的煎餅的均勻度比自然流動(dòng)的高83%。

煎餅、手機(jī)和火箭皆可“攤”

第二種最佳攤餅公式及其背后的原理被稱為重力驅(qū)動(dòng)液膜的最佳控制。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)涂覆和化學(xué)氣相沉積3種方式來(lái)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。

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。科學(xué)家只需要像攤煎餅?zāi)菢樱谑謾C(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、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？