用物理制作彩虹巧克力

顧靜怡

一句“快到碗里來”，讓五彩薄脆糖衣包裹的香濃牛奶巧克力的妙趣擋也擋不住。不過，有人卻說，五彩薄脆糖衣有什么稀奇？有了色素和添加劑，想做什么樣的巧克力都是小菜一碟。說者無心，聽者有意。幾個在一起喝茶的食品科學家、材料科學家和物理學家不淡定了：一定要讓沒有任何色素和添加劑的“彩虹巧克力”橫空出世！

眾所周知，巧克力是可可豆的產(chǎn)物，由可可脂和可可粉制成。一般來說，除了沒加可可粉的白巧克力之外，其他巧克力都是棕色的。要想改變可可粉本身的顏色，是一件不可能的事情。科學家認為，想要做出彩虹巧克力，唯一的辦法就是從巧克力的表面下功夫。

開屏孔雀的羽毛觸發(fā)了科學家的靈感。鮮艷的孔雀羽毛呈現(xiàn)的顏色并不是由色素決定的，而是與它們表面的微觀結(jié)構(gòu)有關。這種由結(jié)構(gòu)特點形成的顏色叫作結(jié)構(gòu)色，是世界豐富色彩的重要組成部分。根據(jù)孔雀羽毛，科學家一下子聯(lián)想到了沒有色素的彩虹巧克力。

那么，什么是結(jié)構(gòu)色？又怎么利用它做出彩虹巧克力呢？其實，能夠隨著光線和角度的變化而變化的彩色，就叫結(jié)構(gòu)色，它是通過光的散射、干涉和衍射形成的。這種不斷變幻的色彩出現(xiàn)在肥皂泡、貝殼及很多昆蟲翅膀的表面。可以說，自然界的虹彩基本屬于結(jié)構(gòu)色。當然，具體形成什么顏色，主要是由反射光的波長所決定。比如，植物的蒼翠欲滴，就是因為吸收紅光、藍光而反射綠光形成的。

由于光的衍射對物質(zhì)的反射性有要求，要想使巧克力表面發(fā)出彩色的光，就得讓巧克力的表面變得非常光滑和穩(wěn)定，這就涉及巧克力的調(diào)溫。在調(diào)溫的過程中，可可脂中不穩(wěn)定的晶體會全部分解，重組形成完美的晶體。這時，巧克力的硬度和穩(wěn)定性都是最佳的，而且具有光澤的外殼。衍射條件形成后，巧克力又被研究人員倒入鋸齒狀凹槽模具內(nèi)定型，這相當于在巧克力表面刻上衍射光柵。

光的衍射是光波遇到障礙物時偏離直線傳播的路徑，從而發(fā)生彎曲和散射。比如，光波通過一個大縫隙的時候，就相當于通過了無數(shù)個狹縫。而每個狹縫中的光源就像往水中投入的石子一樣，會泛起圈圈波紋。這些波紋相互疊加，就發(fā)生光的彎曲和散射。而反射時，也會發(fā)生光波的疊加。當白光照射到反射面上時，白光被分散成不同色光，就呈現(xiàn)出了彩虹的效果。

此外，科學家指出，衍射效果還與光的波長有關。想要在巧克力表面發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，鋸齒的間距和光的波長需要相近。光的波長范圍一般為0.36至0.4微米，或0.76至0.83微米。了解這些之后，科學家再設計巧克力的鋸齒狀凹槽模具的寬度，讓反射光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，從而出現(xiàn)五彩斑斕的閃光，這就制造出了既沒有色素，又看似有魔法的彩虹巧克力。

讓巧克力變成彩虹色，不用色素，而是巧用物理知識，這讓每一粒彩虹巧克力都披上了高科技的外衣。